码长n最小距离n-1的置换码构造方法和码字序列发生器的制造方法_2

文档序号:8514452阅读:来源:国知局
及相应的码字序列发生器原理电路,并没有较为理想的研究成果问世,因 此,通过本发明所构思的W上技术方案;首先提供一种包含n!个置换的按照格雷码排序 的、由有限状态机执行的完备置换码排序方式n-RPGCF,然后从基于n-RPGCF排序方式的、 具有(n-1) !个t。轨道结构的n!个置换码字中,选出包含单位置换的n-1个t。轨道所构 成的n(n-l)个置换码(n,n-l)PC码字序列;在此基础上定义了由n-1个t。轨道的首置换 所确定的、包含n-1个置换的轨道首置换阵列,接着利用等差数列的不同分段方式和不同 排列规则给出由n-1个置换所构成的轨道首置换阵列的设计方法,最后通过对轨道首置换 阵列的每一个置换进行t。操作n-1次,完成置换码(n,n-l)PC的生成过程。所提供的完全 代数结构置换码(n,n-l)PC在传统的由计算机捜索的置换码基础上有所突破,并且将置换 码向实际工程应用推进了一步,有可能成为解决电力线载波通信中抵抗永久窄带噪声和随 机开关脉冲噪声该一技术瓶颈的有效解决方案之一。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明置换码发生器原理框图;
[0016] 图2是本发明置换码发生器中的存储器工作原理图;
[0017] 图3是本发明置换码发生器中的虚拟循环移位寄存器工作原理图;
[0018] 图4是本发明置换码发生器中的逻辑控制模块工作原理图。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,W下结合附图及实施例,对 本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例,仅仅用W解释本发明, 并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所设及到的技术特征只 要彼此之间未构成冲突就可W相互组合。
[0020] 首先对本发明的专业术语及基本原理进行解释和说明:
[0021] 1)置换码简介
[002引设 31 = [ 31 1. . . 31 . . 31。] (31。iGZ。)是定义在有限符号集 2。= {1,2, . . .,n} 上的n维的置换序列(也称为置换矢量、置换码字,或简称为置换),所有n!个置换所形成 的集合S。一 {n。JT2, . . . , 31k_i, 31k, 31 …,...,31ni_1,nni} (jjES。,kE[1,n!])柄、 为完备置换阵列(completepermutationarray),简称CPA。置换码(n,d)PC(也称为置换 阵列(n,d)PA)是集合S。上的长度为n,最小距离为d的子集r(n,y,d),该子集满足如下 特性;在子集中的任意两个码字31。,"/,£「(",件<〇[&之间的距离至少是d=IaG{1,2,.. .,n} : 31。(i)声JTp(i)}I,(a,PG[1,n!]),其中y表示集合r(n,y,d)所包含的置 换码字的数量,也称为(n,d)PC的势,其最大势可表示为ym"=P",d。给定n和d,寻找 的问题是当前置换问题研究中最引入关注的研究课题之一。对n和d的任意取值,数学界 已经证明P",d存在一个上限P",d《n! /(d-1) !。多篇文章对d=n-l的求解问题 进行了探讨,当n是素数时,该个上限取等号P",w=n(n-1)。目前,关于(n,n-l)PC置换码 的结构设计,并没有很好的方法,更谈不上硬件可执行的码字序列产生器。
[0023] 针对置换码的结构设计问题,本专利申请发明人采用了与传统研究方法完全不同 的策略,其具体的技术路线描述如下;
[0024] 首先,提出一种全新的n!个完备置换阵列的显性代数枚举方法(传统的方法是 利用计算机捜索来完成n!个置换的列写)。具体做法是定义一组循环移位操作函数集,有 效地组合操作函数集中的元素,使其形成n!个操作函数的显性序列表达式。如果使该操 作函数序列表达式作用于一个初始置换,即可完成n!个置换的列写。
[0025] 其次,对上述n!个置换构成的集合r(n,n!,2)的特性进行研究,发现它具有 传统列写方法所不具备的许多优良的结构特征,其中最有价值的特征之一是n!个置换被 排列成了(n-1) !个拉了方(Latinsquare),也称为(n-1) !个循环轨道(orbit);另一个 有价值的结构特征是该(n-1) !个轨道可被分解为(n-2) !组,每一组包含n-1个轨道。一 个重要的观察结果是当n为素数时,每一组的n-1个轨道形成一个置换码(n,n-l)PC,n! 个置换中一共包含(n-2) !个(n,n-l)PC。
[0026] 接着,在上述(n-2) !个(n,n-1)PC中选择包含准单位置换311= [ 311312. .. 31J 的(n,n-l)PC,研究其结构特征。另一个重要的观察结果是;如果事先知道n-1个轨道中每 一个轨道的首置换(称为轨道首,orbitleader),那么通过对轨道首置换进行(n-1)次循 环移位,就能得到一个用显性方法构造的(n,n-l)PC。该里的n-1个轨道首置换形成一个 (n-1)Xn的置换阵列,该个阵列具有明显的结构特征。
[0027] 最后,提出(n-1)Xn轨道首置换阵列的代数构造方法。本专利申请的发明者发现 等差数列具有对置换矢量中的元素进行分段排序的功能,又发现每一个轨道首置换中元 素的排列规则恰恰具有等差数列分段排序的特征。为此,提出一种基于等差数列的置换矢 量的构造方法,从而解决了(n,n-l)PC中每一个轨道首置换的显性代数结构设计问题。
[002引具体设计方法描述如下;
[0029] 2)操作函数及其序列的定义
[0030] 在一个置换中,任意元素的位置变化都将触发一个置换转移到另一个置换,因此, 需要研究对元素进行操作的何种行为是合理的。很显然,向置换中插入一个元素或从置换 中删除一个元素都将破坏一个n维置换的结构,因此,插入和删除操作是不合理的。对置换 中的元素进行移位操作和交换位置的操作都不会改变置换的特征。因此,移位操作和交换 操作是合理的。
[0031] 从计算机执行的角度来看,移位操作(直接由硬件电路实施)比交换操作(设及 至少=条赋值语句的软件编程)更容易执行。关键问题是寻找规则的移位操作,应该考虑 在硬件可执行情况下,具有最小代价的元素移动操作,如尽可能的使用基本原理电路或现 有电路(如循环移位电路)、尽量少使用元素定位等复杂操作(如从一个任意位置取元素插 入到另一个任意位置)和尽量使元素做单向(如左移或右移)移动,W及获得新置换所用 的操作次数尽可能的少和移动元素的数量是确定的等。不规则的移位操作可W该样描述: 从一个置换中的任意位置选出一个元素,并放置到该置换中的任意不同的其它位置上。显 然该种不规则操作需要两次定位操作,元素移动的方向也可能具有双向性,移动元素的数 量也不能事先确定。综上所述,规则的移位操可W设计成两种形式:元素前置的循环右移操 作和元素后置的循环左移操作。本发明只采用元素前置的循环右移操作。
[003引定义1 [右移操作函数];设31 = [JT1JT2. .. 31。]GS。为任意置换,Tright为 循环右移操作函数集合,如果存在操作函数tiGTdght,i= 2,3,...,n,使till= ti[ 311. . .JTi. . .JT。] = [JTiJT1. . .JTHJTw. . .JT。]Gs。,那么ti被称为将置换 31 的第i个 元素前置的操作函数。该意味着置换n中的第i个元素被放置到最左边的位置,第i个位 置左边的所有元素被依次右移,第i个位置右边的所有元素保持位置不变。一共有n-1个 循环右移操作函数Tdght=it2, *3, . . .,tn_i,tj。
[003引定义2[操作函数序列(SOF)];将定义在Tdght=it2,t3,. . .,t"_i,tj上的不同操 作函数按特定约束组合在一起,形成一个操作函数序列,简称SOF。要求施加的特定约束能 够保证S0F具有嵌套结构的表达式Aw=(<,.…(《丸,其中,(t)u表示操作函数t连续作 用于置换U次,t。,*2, . ..,tyGTd曲t,咕...,U"XGZ。,tn声t2声..?声tX
[0034] 在集合Tfight中的操作函数t。称为对整个置换的循环右移操作,可W构成一个操 作函数序列S0Ff= (t。)^。如果让f= (t。)^作用于任意置换31,那么集合 ={>,t。^,(t。)2。,...,(t。广构成一个nXn的置换阵列,称为循环拉了方,简称C-LS(巧clicLatinsquare)。此外,{(tjn-iji}也称为长度n的轨道,或一个t。轨道包含 n个长度n的置换,形成一个nXn方阵。
[0035] 3)按照Gray码排序借助有限状态机来枚举n!个置换
[0036] 格雷码是指n维不同二进制矢量的一个有序集合,在该个集合中从任意一个码字 (二进制矢量)到相邻码字的转换只需要翻转1位二进制。更广义地说,格雷码有无数定义 方式,从状态空间的角度来看,格雷码可定义为不同状态的有序集合,在该个集合中,从一 个状态Si到另一个状态SW的转移只需要通过一次操作tGT,其中tGT是预先定义的 满足某种代价最小约束的任
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