[发明专利]卷积Turbo码交织器和解交织器

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及卷积Turbo码(Convolutional turbo code，CTC)的交织器设计。

背景技术

Shannon编码定理指出：如果采用足够长的随机编码，就能逼近 Shannon信道容量。但是传统的编码都有规则的代数结构，远远谈不上 “随机”；同时，出于译码复杂度的考虑，码长也不可能太长。所以传统 的信道编码性能与信道容量之间都有较大的差距。事实上，长期以来信道 容量仅作为一个理论极限存在，实际的编码方案设计和评估都没有以 Shannon限为依据。信息论诞生50多年以来，人们一直努力寻找更加接 近Shannon限、误差概率小的的编码方法。

1993年出现了一种全新的编码方式——Turbo码。它巧妙地将两个 简单分量码通过伪随机交织器并行级联来构造具有伪随机特性的长码，并 通过在两个软入/软出(SISO)译码器之间进行多次迭代实现了伪随机译 码。仿真结果表明，在AWGN信道下，码率为12的Turbo码在达到误 比特率(BER)≤10^-5时，0ENb仅为约0.7dB(这种情况下达到信道容 量的理想0ENb值为0db)，远远超过了其他的编码方式。

从第三代移动通信系统候选方案来看，普遍要求提供中速或者高速的 数据业务，一般的数据业务信道为64kbps，144kbps，384kbps。在信噪比 低的无线信道中，Turbo码的性能要优异的多，比较用于第二代移动通信 中的级联RS加卷积码，Turbo码性能可提高1dB以上。所以IMT-2000 多种方案中，已经将Turbo码做为传输高速数据的信道编码标准之一。

已在Turbo码的基础上，发展出了卷积Turbo码，它是广泛被采用 的一种Quandary Turbo code。卷积Turbo码是很灵活的码字，帧长和码 率的变化范围很大，它采用递归系统卷积码作为子码，相对于经典Turbo 码，它具有编码效率高，相同复杂度译码器下纠错性能好以及译码时延小 等优点，因此被选择做为WiMax标准中的信道编码方案之一。

图1是传统卷积Turbo码所使用的编码器100，其包括CTC交织器 110和编码器120。在卷积Turbo码中，交织器110的作用是将原始数据 序列A、B打乱，使得交织前后数据序列的相关性减弱，这样做突出的一 个优点便是大大降低了数据突发错误的影响，以进一步提高抗干扰性能。 另一方面，解交织器将交织器打乱的字节序列重新排列恢复原始码字。

高数据率的通信系统要求有高吞吐量的译码器，而并行译码是高吞吐 量的译码器的一种有效实现方法。对于采用并行译码的Turbo码，交织器 的设计是决定其性能和译码器吞吐量的关键因素。然而现有的用于卷积 Turbo码的交织器不容易实现并行处理。另外，传统卷积Turbo码交织器 还有内存不够节约的缺陷。

Oscar Y.Takeshita在”On maximum Contention-Free Interleavers and Permutation Polynomials over Integer Rings”(IEEE Transactions， April 28，2005)中，提出了一种用于经典Turbo码的二次群交织器，能够 用多个处理器并行处理turbo码的迭代解码，并且取得良好的比特误码性 能。Takeshita的二次群交织器主要用于经典Turbo码，只能用于一个数 据流的交织，同时很难发现有对称的交织和解交织结构。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于卷积Turbo编码的交织器和解交织器， 该交织器可以实现较佳比特误码性能下的并行处理，且解交织器和交织器 对称。

本发明提出一种卷积Turbo码交织器，包括交换器、第一子交织器及 第二子交织器。交换器用以对输入的长度为N的第一、第二数据流每隔1 数据进行相互交换。第一子交织器对交换后的第一数据流进行交织操作， 其中该第一子交织器是满足交织二次多项式f(x)＝f₁x+f₂x²(mod N)。第二子 交织器对交换后的第二数据流进行交织操作，其中该第二子交织器是满足 交织二次多项式g(x)＝g₁x+g₂x²(mod N)，并且f(x)和g(x)可逆。