专利名称：用于卷积turbo编码的子块交织器和交织方法
技术领域：
本发明涉及一种用于卷积turbo码编码器，更具体地，涉及一种用于卷积turbo码 编码的子块交织器及其交织方法。
背景技术：
移动全球微波接入互通(Wi MAX)是一种采用无线方式代替有线方式来实现“最后 一千米”宽带接入技术。它融合了移动与固定宽带网络，通过大范围内采用宽带无线接入 技术和灵活可变的网络结构，提供便捷高速的移动宽带连接。Wi MAX技术基于针对微波和 毫米波频段提出的IEEE802. 16系列标准，是继802. 16d固定Wi MAX标准之后推出的移动 Wi MAX标准，其目标是在固定无线接入标准研究的基础上，支持宽带接入的移动特性。卷 积turbo码(CTC)是一类使用若干卷积方案的Turbo码，因为它的高性能纠错特性，被纳入 802. 16 和 DVB-RCS 标准。图1为CTC编码器的结构图。如图1所示，CTC编码器包括1/3比率的CTC编码 器101，交织器102，打孔器(或者叫比特选择器)103。经过1/3CTC编码器编码后输出的比 特信息和校验比特个数为信息比特数的3倍，交织器对编码后数据进行交织处理，然后打 孔器(或者比特选择器)根据所需的传输速率对交织后的数据打孔，从而完成编码过程。卷积turbo码采用双二进制循环递归系统卷积码(due binary CircularRecursive Systematic Convolutional code)作为其成分石马(constituent code)。图1中示出了成份编码器104的详细结构，其中，A和B代表输入的信息比特，这里， 需要对信息比特A和B进行两次编码首先直接对信息比特A、B进行双二进制循环递归系 统卷积编码，得到了校验序列Y” W1，然后信息比特经过CTC交织器105进行第二次成份编 码，得到校验序列1和12。输入编码器的每个编码块包含了 k个信息比特，或者N对信息比 特，即k = 2XN，其中k必须是8的倍数，而N必须是4的倍数，并且要满足32 < N < 4096。图1中还示出了交织器106的具体构造，包括比特分割器、子块交织器(subblock interleaving)以及比特分组器(bit grouping) 0比特分割器将编码后产生的比特分到 六个子块上，这里，设六个子块依次为Ajj1JpW1和W2，子块的内容与上一段所述的信息 比特A、B以及校验比特Yp\、W1和W2相应。子块交织器将所述六个子块分别在每个子块 内进行交织，每个子块所采用的交织顺序相同。设A、B、Y1,\、W1和W2，六个块分别经过子 块交织后，得到的比特序列记为Α’、Β’、Υ’ 1、Υ’ 2、Ψ jPW’ 2，其中，A’，B’，Y’ Y’ 2，W’ 1；W， = Λ， Λ，Λ， R， R，R， V， V，V，V^νν 2 — Λ 0' Λ 1，......，η N-I' D 0，D 1，......，D N-I' 1 1,0' 1 1,1'......‘ 1 1,N-1' 1 2，0，Y 2,1'......，Y 2, N-I' W U，W ......，W N-! W 2,0' W 2,1'......，W 2，N-1。然后，比特分组器将得到的比特序列分组。图2示出子块交织器的框图。如图2所示，每个子块交织器的输出汇集到一串序 列上，符号分组将Y1和\两个子块交替输出，同时也将W1和W2两个子块交替输出。则符号分组后输出序列为 A，。，A，”......，A，H，B，。，B，”......，B，H，Y，lj0, Y，......，Y， Y， Y，Y， ff， ff， ff， ff， ff， ff，ff，1 1, N-I' 1 2,0' 1 2,1'......‘ 1 2,N-I' ‘‘ 1,0' ‘‘ 2,0' ‘‘ 1,1' ‘‘ 2,1' ‘‘ 2,2' ‘‘ 2,2'......‘ ‘‘ 1, N-I ‘W'“2, N-I °在移动通信系统中，为了不增加带宽、提高数据传输速率，通常采用M阶正交幅度 调制(M-QAM)的方案。但是高阶调制本身是一种不等差错保护调制，对于M >4，映射到 M-QAM符号上的各个比特的误比特率(BER)性能是不同的。处于星座图内围的点能量较小， 容易受到衰落，构成这些符号的比特可靠性较差，而相比之下构成外围点的比特可靠性较 好。图3示出16QAM方案的星座图，其中，比特的映射顺序为Li2qiCi2，I1取0和1分别对应 了右半和左半平面的星座点，i2取0和1分别对应了中间和两侧的星座点。这样I1取1的 星座点和取0的星座点间的平均距离要大于i2取1的星座点和取0的星座点间的平均距 离，在接收端I1的可靠性大于i2。图4示出了 1/3卷积turbo码中成份编码器双二进制循环递归系统卷积码的实现 框图。在进行卷积turbo编码时，输入比特Ai 401和Bi 402是1/3CTC编码器的一组输入， 校验比特Yi和Wi反映信息比特Ai和比特Bi联合的信息，在这类双二进制编码中，信息比特 Ai和信息比特Bi是应被看作一个整体，作为一个组单元对待。在传统的卷积turbo码设计 中，如果比特Ai被映射到高可靠性的比特，则比特&也被映射到高可靠性的比特。如果比 特Ai被映射到低可靠性的比特，则比特Bi也被映射到低可靠性的比特。因此，如果从(Ai, Bi)构成的组单元的角度来看，则不同的组单元的比特可靠性是不平均的，有的组单元可靠 性高，有的可靠性低。在传统的卷积turbo码设计中，没有考虑高阶调制中比特可靠性的性能。这里，可 靠性指的是在调制星座图中含有某一映射比特为0的星座点和含有该映射比特为1的星座 点之间的平均距离，如果该距离越大则该映射比特的可靠性越高。由于传统的卷积turbo 码没有将编码和调制联合起来考虑，因此影响了系统的比特误码性能。本发明将卷积turbo 码和调制结合起来，提出了一种新的子块交织器，该子块交织器能够利用交织器将编码后 的比特合理地映射到调制星座点上，从而提高系统的比特误码率。
发明内容
本发明提供了一种用于卷积turbo码编码的交织器，所述交织器包括比特分割 器，将输入比特序列分割为多个子块，所述多个子块包括2个信息比特序列子块和至少一 组校验比特序列子块；子块交织器，交换所述至少一组校验比特序列子块中的一组中的任 意两个校验比特序列子块的位置，分别对各个子块进行交织，对交织的各个子块中的一个 或多个进行模M倒序，M可以取任意自然数；比特分组器，将交织后产生的比特序列分组。本发明还提出了一种卷积turbo码编码的交织方法，包括步骤将输入比特序列 分割为多个子块，所述多个子块包括2个信息比特序列子块和至少一组校验比特序列子 块；交换所述至少一组校验比特序列子块中的一组中的任意两个校验比特序列子块的位 置，分别对各个子块进行交织，对交织的各个子块中的一个或多个进行模M倒序，其中，M可 以取任意自然数；将交织后产生的比特序列分组。
通过下面结合附图对实施例的详细描述，本发明的上述和/或其他方面将会变得 清楚和更容易理解，其中
图1是传统的CTC编码器的结构图；图2示出传统的CTC编码器的交织器中的子块交织器的框图；图3示出16QAM方案的星座图；图4示出1/3卷积turbo码中成份编码器双二进制循环递归系统卷积码的实现框 图；图5示出根据本发明实施例的子块交织器的结构；图6是示出16QAM调制方案的星座图；图7是示出使用一个根据本发明实施例的子块交织器的示图；图8是示出使用两个根据本发明实施例的子块交织器的示图；图9是示出使用三个根据本发明实施例的子块交织器的示图；图10是示出使用四个根据本发明实施例的子块交织器的示图；图11是示出使用五个根据本发明实施例的子块交织器的示图；图12是示出使用六个根据本发明实施例的子块交织器的示图；图13是示出根据本发明实施例的另一 CTC编码器的构造的示图；图14示出根据本发明实施例的用于1/4CTC编码器的交织器中的子块交织器的结 构；图15是示出根据本发明实施例的另一 CTC编码器的构造的示图；图17-19是根据本发明另外的实施例的子块交织器的结构的示图；图20和图21是示出传统的采用16e比特分组方案与根据本发明实施例的比特分 组方案在不同的块大小的情况下的仿真结果的对比图。
具体实施例方式下面将参照附图对根据本发明的实施例进行描述。应理解，在此描述的实施例仅 是示例性的，而本发明的范围不限于在此描述的实施例。本发明在原有CTC编码器的基础上，提出了一种用于1/m CTC编码的交织器(m是 大于1的自然数)。在所述交织器中，考虑调制中的比特映射规律和遵守解码过程中的均 衡原理即，解码时每一组的两个比特调制时的可靠性应该均衡；如果第一个比特在调制 可靠性高的位置传输，则同组的第二个比特就应该在调制可靠性低的位置传输，反之，如果 第一个比特在调制可靠性低的位置传输，则同组的第二个比特就应该在调制可靠性高的位 置传输，要保证每一组的两个比特的平均可靠性基本相同。所述交织器包括比特分割器， 将输入比特序列分割为多个子块，包括2个信息比特序列子块和至少一组校验比特序列子 块；子块交织器，交换所述至少一组校验比特序列子块中的一组中的任意两个校验比特序 列子块的位置，分别对各个子块进行交织；比特分组器，将交织后产生的比特序列分组。子 块交织器的算法如下令Tk为子块的临时的输出数据地址，BR0ffl(y)表示m个比特倒序，y是m个比特表 示的数值，例如=BRO3 (6) = 3，因为6的二进制表示为110，而3的二进制表示011。Tk=2m{k mod J) + BROm ([k //J)If Tk < N5
AD [i] = Tki++ ；k++ ；elsek++end其中，N指示子块的大小，AD[i]为子块交织器输出的数据地址。根据本发明的另一方面的子块交织器还包括对交换了校验比特序列子块的位置 的比特序列进行倒序处理的步骤下面将参照附图详细解释根据本发明实施例的子块交织器的结构。图5示出根据本发明一实施例的子块交织器的结构，这里采用用于1/3CTC编码器 的交织器作为示例。如图5中的501所示，与图2中的交织器中的子块交织器相比，图5中 的用于校验比特子块W1的子块交织器501首先交换了 W1和W2两个子块的输出W’工和W’ 2 的位置。具体地，使W/序列中的各个比特占据了 W/和W2’组合序列的偶数位，W2’序列中 的各个比特占据了 W/和W2’组合序列的奇数位。然后，子块交织器501对输出的比特序列W’ i做模M的倒序，其中，M与基带调制 方式和调制星座图有关。下面将结合图5和图6来解释根据本发明的子块交织器的模M倒序的工作原理。 图6是示出16QAM调制方案的星座图。在图6中，4比特对应一个星座点，该点对应的4比 特顺序为M2^q2t5 “和 的可靠性相同，“和七的可靠性相同。因此M等于2。当然，如 果星座图的映射方式不同的话，例如，4比特的顺序为iiqii2q2，则M也会相应的变化就为4。 如果考虑多个星座图的情况，例如，同时考虑16QAM、64QAM和256QAM，则它们的M值分别是 2、3和4，这样取最小公倍数就是12。因此，对于同时考虑多个调制方式，M取多个调制方式 的公倍数，典型值是12。子块交织器的具体算法如下设Tk为临时的输出数据地址，AD [i]为经过子块交织器501的交织后输出的数据 地址，AD’ [i]为经过子块交织器501的模M倒序处理之后输出的数据地址，BROm(y)表示m 个比特倒序，y是m个比特表示的数值，如BR03(6) = 3,6的二进制表示为110，而3的二 进制表示011。其中，
权利要求
1.一种用于卷积turbo码编码的交织器，所述交织器包括比特分割器，将输入比特序列分割为多个子块，所述多个子块包括2个信息比特序列 子块和至少一组校验比特序列子块；子块交织器，交换所述至少一组校验比特序列子块中的一组中的任意两个校验比特序 列子块的位置，分别对各个子块进行交织；比特分组器，将交织后产生的比特序列分组。
2.如权利要求1所述的交织器，其特征在于所述子块交织器对交织的各个子块中的 一个或多个进行模M倒序，M可以是任意自然数。
3.如权利要求2所述的交织器，其特征在于M的数值与基带调制方式和调制星座图有关。
4.一种卷积turbo码编码的交织方法，包括将输入比特序列分割为多个子块，所述多个子块包括2个信息比特序列子块和至少一 组校验比特序列子块；交换所述至少一组校验比特序列子块中的一组中的任意两个校验比特序列子块的位 置并分别对各个子块进行交织； 将交织后产生的比特序列分组。
5.如权利要求4所述的交织方法，其特征在于在对各个子块进行交织之后对交织的 各个子块中的一个或多个进行模M倒序，M可以是任意自然数。
6.如权利要求5所述的交织方法，其特征在于M的数值与基带调制方式和调制星座图有关。
全文摘要
公开了一种用于卷积turbo编码的子块交织器和交织方法，所述交织器包括比特分割器，将输入比特序列分割为多个子块，所述多个子块包括2个信息比特序列子块和至少一组校验比特序列子块；子块交织器，交换所述至少一组校验比特序列子块中的一组中的任意两个校验比特序列子块的位置，分别对各个子块进行交织，对交织的各个子块中的一个或多个进行倒序；比特分组器，将交织后产生的比特序列分组。
文档编号H03M13/29GK102055487SQ200910207649
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者周雷, 赵铮 申请人:三星电子株式会社, 北京三星通信技术研究有限公司