[发明专利]TURBO码混合交织器

说明书

发明背景

发明领域

本发明一般涉及以高处理增益在系统中创建时间分集的方法。更具体地说，本发明涉及turbo码交织映射的系统和方法，其中减少了将每个组成编码器的存储寄存器刷新成全零状态所需要的尾比特数目。

现有技术说明

在多种数据通信系统(包括话音或者非话音的)中，表明当传输信息时信号分集或冗余改善了性能而不损害数据传输系统的其它方面。公知的添加时间分集的两种技术是交织和前向纠错(FEC)编码。

交织处理是将输入数据序列重新排序成另一个序列。例如：其中数学算符I_N[J]通过交织器I_N的操作将有限输入序列的每个比特或码元的原位置变换到一个新位置J。这种实现时间分集的重新排序处理被称作交织，并可以以多种方式来执行。公知的两种典型的交织方法是块交织和随机交织。

在传输目的地处，信号被再次重新排序，将数据序列按原来顺序放回。这种逆处理被称作去交织。

表现出最佳性能的编码技术中的最新发展是turbo码。存在多种turbo码交织器设计并在解码时要求更低的复杂性。三种最常用的交织器是：1)块交织器；2)伪随机交织器；和3)S随机交织器。

最佳执行的交织器是S随机交织器。S随机交织器使用不将一定序列长度内的相邻位置映射到具有相同长度的相邻位置上的性质。这使得序列长度尽可能地大。所有的交织器设计需要一组特定的描述输入序列大小和重新排列的规则。

与交织结合，FEC编码改善了被相干解调的信号性能。FEC编码将附加冗余添加在原始数据序列中。在经扩频空中接口进行通信的通信系统中，冗余已经出现在共享频谱传输信道中。FEC编码器是依靠节点或状态和延迟寄存器的一个有限状态机。寄存器之间的预定转换定义了一个给定数据输入可以生成一个输出的路径。用来说明用于卷积编码数据的编码和解码技术的一种普通方法是使用本领域计数人员公知的格栅图。格栅图是状态机图的无限重复并在图1中图示。

一般使用最大似然算法来执行解码，该算法依赖于用于每一电平和每个选定节点或状态的格栅结构和路径状态或量度。卷积编码的任一个码字对应于沿着格栅图中一条路径的码元。在格栅的每个状态和在每个电平上，执行添加一比较一选择操作以选择最佳路径和状态。在多个接收码元上装配格栅。在积累预定数量的码元之后，确定发现具有最小误差的格栅路径。利用编码器通过强制编码器返回初始全零状态，进行格栅中所有比特的最终判决。通过在编码之后将零尾比特插入有限比特流的尾部实现这一操作。这一处理被称作“拖尾”。

在最后一个节点上开始执行称作“链接返回”的处理，跟踪判决路径从最后一个判决返回第一个判决。这种解码方法确定原先被发送的是哪一个码元。格栅结构引入了冗余并累计既往历史。

现有技术的turbo编码器在图2中图示。编码器包括平行地与turbo码交织器连接的第一和第二系统递归卷积码(RCS)编码器，turbo码交织器连接在第二递归卷积编码器之前。在每个编码器中使用的两个递归卷积编码被称作组成编码器。第一编码器重新排序原先顺序中的输入信息比特而第二编码器重新排序由turbo码交织器改变顺序后的输入比特输入信息序列始终通过一条信道发送。根据数据传输速率，在传输之前两个编码器的输出可以被“穿孔(puncture)”。穿孔是从输出中删除较低抽头的交替输出(第一和第二编码器)的处理。这个处理建立一个编码速率。

turbo编码交织器是用没有重复的序列长度的重新排序定义的一个扰码器。一个完整的序列被输入给交织器并以预定的顺序输出。

在图3和图4中图示和描述了现有技术的拖尾处理。如图3所示，用于每个编码器的尾比特是从每个相应编码器反馈的寄存器获得的。因为每个组成编码器的寄存器内容在拖尾操作的开始时不同，每个编码器必需被分别地刷新。如图4所描述的，在信息比特被编码之后每个编码器(在图3中)分别地和排它地被刷新。每个编码器提取和接收它自己的尾比特。因此，如果m等于一个编码器的状态或寄存器存储器的数量，一个编码器需要m个尾比特，两个编码器需要2m个尾比特。