专利名称：一种随机行列循环移位交织器的编解码方法
技术领域：
本发明涉及一种随机行列循环移位交织器的设计方法，属于移动通信技术的信道编码方案技术领域。
背景技术：
1993年，Berrou C等学者在国际通信会议上提出了一种新颖的信道编码方案，即 Turbo码。该编码方案在编译码器中使用交织器和解交织器，有效地实现了随机性编码的思想，并利用短码的有效结合生成长码，能够达到接近shannon理论极限的性能，Turbo码的优点为低信噪比下有优越的译码性能，有很强的抗衰落和抗干扰能力。Turbo码在第三代移动通信WCDMA和CDMA2000方案中被采用且为主要编码方案， 同时也是新一代移动通信LTE (Long Term Evolution，长期演进)技术的主要信道编码方案。在Turbo码编译码器结构中，交织器是主要组成部分，其对编码性能的改善，数据速率的提高等有着重要的影响。目前，Turbo码中采用的交织器有多种设计方法和具体实现形式，都是针对具体应用而设计，如分组交织器、随机交织器、QPP交织器等。其中，分组交织器存在不利于Turbo码自由距离的提高，去相关性不彻底的缺陷，随机交织器对于低重量输入序列重置的效果不明显的问题。直到今天，对交织器的设计还没有完全统一的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是对于交织器输出码重较低的情况，克服分组交织器不利于Turbo码自由距离的提高、去相关性不彻底的缺陷，同时很好地解决随机交织器对于低重量输入序列重置的效果不明显的缺点，提出一种随机行列循环移位交织器的设计方法，不仅设计简单，而且占用内存较少。本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种随机行列循环移位交织器的编码方法，包括如下步骤 步骤1，首先将数据序列按行的顺序写入HiXn矩阵C，m、η均为大于O的整数； 步骤2，随机产生矩阵C中第i列的移位位数Pi,其中i e (0，11-1)，并且0彡？/ ^n-I, 首先对矩阵C中第i列进行Pi位的循环移位操作，然后对矩阵C中所有的列进行循环移位后生成矩阵Cl，循环移位公式为
= ^ο+ Jmodssj ’1it d ( n-1, Q ( J· ( m-1
步骤3，随机产生矩阵Cl中第J·行的移位位数K7.，其中J· e (0，m-1)，并且O彡KySm-I, 首先对矩阵Cl中第j行进行Ky位的循环移位，然后对矩阵Cl中所有的行进行循环移位后生成矩阵C2，循环移位公式为
Cl及=JmotoJ，O < i < n-1, O ^ j ^ m-1步骤4，对矩阵C2按行输出
I(s) = {[(J + φ mod w] -1} χ +[ + Κυ+ Jmoto ] mod η
其中，j = —(smod )]/ ,j = smod ，·5代表输入位，Κβ)代表输出位。本发明还提出一种基于上述随机行列循环移位交织器的编码方法的解码方法，包括如下步骤
步骤(1)，首先将数据序列按行的顺序写入m Xn矩阵C2，m、n均为大于0的整数； 步骤(2)，按照交织时随机产生的第j行的移位位数K7.,首先对矩阵C2中第J行进行Ky 位的逆向循环移位，然后对矩阵C2中所有的行进行逆向循环移位后生成矩阵Cl，循环移位公式为
Cln = CfIjl-Jfi^ Jmodsl .
步骤(3)，按照交织时随机产生的第i列的移位位数Pi,首先对矩阵Cl中第i列进行Pi 位的逆向循环移位，然后对矩阵Cl中所有的列进行逆向循环移位后生成矩阵C，循环移位公式为
广-j 一 ft
步骤(4)，对矩阵C按行输出
Hs) = {[(J -^2-WdJmodm] — 1}χη + ( - Kf) modn，
其中j = Ls / 」，Σ = s mod , s代表输入位，彻)代表输出位。作为上述本发明的随机行列循环移位交织器的编码方法的变型，还可以采用如下步骤
步骤A，首先将数据序列按列的顺序写入m Xn矩阵C ；
步骤B，随机产生矩阵C中第i行的移位位数Pi,其中i e (0，η-1)，并且OSPi ^n-I, 首先对矩阵C中第i行进行Pi位的循环移位操作，然后对矩阵C中所有的行进行循环移位后生成矩阵Cl，循环移位公式为
C/i = 0 + JmodW , O 彡 i 彡 n-1，O ^ j ^ m-1
步骤C，随机产生矩阵Cl中第J列的移位位数Ky，其中j· e (0，m-1)，并且O彡KySm-I, 首先对矩阵Cl中第j列进行Ky位的循环移位，然后对矩阵Cl中所有的列进行循环移位后生成矩阵C2，循环移位公式为
= ^^[(!+A'^ods]，O 彡 i 彡 n-1, 0 5 j m-1
步骤D，对矩阵C2按列输出
H.s) = {[(j + φ mod— 1) χ + [i + Κυ+ Jmote ]modn
其中，J=[s-(smod )]/ , j = smodn，·5代表输入位，Ks)代表输出位。一种基于前述的随机行列循环移位交织器的编码方法的解码方法，包括如下步骤
步骤(1)，首先将数据序列按列的顺序写入m Xn矩阵C2，m、n均为大于O的整数； 步骤(2)，按照交织时随机产生的第j列的移位位数K7.,首先对矩阵C2中第J列进行Ky位的逆向循环移位，然后对矩阵C2中所有的列进行逆向循环移位后生成矩阵Cl，循环移位公式为 C7 一 Γ1
步骤(3)，按照交织时随机产生的第i行的移位位数Pi,首先对矩阵Cl中第i行进行Pi 位的逆向循环移位，然后对矩阵Cl中所有的行进行逆向循环移位后生成矩阵C，循环移位公式为
Clj-J = Ckj^ JmodffiJi ；
步骤(4)，对矩阵C按列输出
Ks) = {[C/— 画to)mod m]-l}xw + c i— K》rnodn，
其中=|_s/ 」，Σ =, 5代表输入位，m代表输出位。本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果
仿真结果表明，相同条件下，随机行列循环移位交织器误比特率性能明显优于分组交织器、规则行列循环移位交织器和随机交织器，与新一代移动通信长期演进技术的信道编码方案中采用的二次置换多项式交织器的性能接近。同时，本发明提出的交织器能够克服分组交织器对于输出码重较低的情况，去相关性不彻底的缺陷，也能改善随机交织器对低重量输入序列重置效果不明显的问题，同时该交织器设计简单，占用内存少，算法简单，在硬件的实现上较容易，易于进一步优化，可以推广到实际应用中。
图1是本发明的随机行列循环移位交织器的编码流程图。图2是本发明的随机行列循环移位交织器的解码流程图。图3是本发明的另一种变型随机行列循环移位交织器的编码流程图。图4是本发明的另一种变型随机行列循环移位交织器的解码流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明 如图1所示，随机行列循环移位交织器具体的设计步骤如下
第一步，首先将数据序列按行的顺序写入m Xn矩阵C，以m=8，n=8为例，如表(a)写入数据所示。
权利要求
1.一种随机行列循环移位交织器的编码方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤1，首先将数据序列按行的顺序写入HiXn矩阵C，m、η均为大于0的整数；步骤2，随机产生矩阵C中第i列的移位位数Pi,其中i e (0，η-1)，并且OSPi ^n-I, 首先对矩阵C中第i列进行Pi位的循环移位操作，然后对矩阵C中所有的列进行循环移位后生成矩阵Cl，循环移位公式为
2.一种基于权利要求1所述的随机行列循环移位交织器的编码方法的解码方法，其特征在于，包括如下步骤步骤(1)，首先将数据序列按行的顺序写入m Xn矩阵C2 ；步骤(2)，按照交织时随机产生的第J行的移位位数K7.,首先对矩阵C2中第J行进行Ky 位的逆向循环移位，然后对矩阵C2中所有的行进行逆向循环移位后生成矩阵Cl，循环移位公式为
3.一种随机行列循环移位交织器的编码方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤A，首先将数据序列按列的顺序写入m Xn矩阵C，m、n均为大于O的整数； 步骤B，随机产生矩阵C中第i行的移位位数Pi,其中i e (0，n-1)，并且O SPi ^n-I,首先对矩阵C中第i行进行Pi位的循环移位操作，然后对矩阵C中所有的行进行循环移位后生成矩阵Cl，循环移位公式为
4. 一种基于权利要求3所述的随机行列循环移位交织器的编码方法的解码方法，其特征在于，包括如下步骤步骤(1)，首先将数据序列按列的顺序写入m Xn矩阵C2 ；
全文摘要
本发明公开了一种随机行列循环移位交织器的编码方法，首先将数据序列按行的顺序写入m×n矩阵C；第二步是随机产生矩阵C中第i列的移位位数Pi,接着进行Pi位的循环移位操作，然后对矩阵C中所有的列进行循环移位后生成矩阵C1；第三步是随机产生矩阵C1中第j行的移位位数Kj，接着进行Kj位的循环移位，然后对矩阵C1中所有的行进行循环移位后生成矩阵C2；第四步是对矩阵C2按行输出。本发明还公开了一种随机行列循环移位交织器的解码方法，本发明克服分组交织器对于输出码重较低的情况，以及去相关性不彻底的缺陷，也能改善随机交织器对低重量输入序列重置效果不明显的问题。
文档编号H03M13/27GK102355271SQ20111033576
公开日2012年2月15日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者刘备备, 巩龙* 申请人:南京邮电大学