[發明專利]通信設備中的數據塊交織和解交織方法及其裝置

有效

• 申請號: 201410093531.X
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN104917587B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 張旭明
• 申請（專利權）人: 鉅泉光電科技（上海）股份有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H03M13/27
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 成春榮;竺云

本發明涉及通信領域，公開了一種通信設備中的數據塊交織和解交織方法及其裝置。本發明中，提出了與現有通信標準的交織方式等價的新計算方法，新計算方式巧妙地把原有的取模運算以迭代的形式化解為簡單的先加，然后比較，最后做最多兩次減法的運算，從而以加法取代了現有算法中的乘法，以條件減法取代了取模運算，從而大大節省了硬件開銷，加快了運算速度。

技術領域

本發明涉及通信領域，特別涉及一種通信設備中的數據塊交織和解交織技術。

背景技術

在陸地移動通信這種變參信道上，比特差錯經常是成串發生的。這是由于持續較長的深衰落會影響到相繼一串的比特。然而，一般的信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才有效。為了解決這一問題，希望能找到把一條消息中的相繼比特分散開的方法，即一條消息中的相繼比特以非相繼方式被發送。這樣，在傳輸過程中即使發生了成串差錯，恢復成一條相繼比特串的消息時，差錯也就變成單個(或長度很短)，這時再用信道編碼糾錯功能糾正差錯，恢復原消息。這種方法就是交織技術。

ITU G.9902，ITU G.9903,IEEE P1901.2,以及G3-PLC是基于正交頻分復用（Orthogonal Frequenc_y Division Multiplexing，簡稱“OFDM”）的電力載波通信（PowerLine Communication，PLC）國際標準，其中采用的前向糾錯（Forward Error Control，簡稱“FEC”）交織器的設計能夠為對抗以下兩種不同誤碼源提供保護：

由強脈沖干擾引起的連續幾個正交頻分復用（OFDM）符號誤碼（時域）；

由強頻率選擇性衰落或窄帶干擾引起的連續幾個正交頻分復用（OFDM）子載波誤碼（頻域）。

為了提高通信的魯棒性，上述PLC標準還采用了重疊碼（repetitioncode)，交織是在重疊復制過程后完成的，可以同時對抗上述兩個問題，并提供時域和頻域分集增益。信道交織器根據有效子載波數（m）把需要交織的比特排成m列乘n行的矩陣，n是OFDM的符號數。交織分兩步完成。在第一步中，交織矩陣中的每列被循環移位不同的次數。因而，錯誤的正交頻分復用符號被分散在了不同的符號中。在第二步中，交織矩陣中的每一行被循環移位不同的次數以防止強頻率選擇性衰落或窄帶干擾破壞整列數據。循環移位的總次數由參數m_i、m_j、n_i和n_j確定，這些參數基于每個OFDM符號的子載波數（m）和OFDM的符號數（n）來確定。

圖1示出了應用上述標準的交織器的緩沖器中初始置換矩陣的比特排列。其中，初始置換矩陣中的初始比特位置為（i,j），其中，i=0,1,···,m-1，j=0,1,···,n-1。交織后的置換矩陣中比特的位置為（I,J），兩者關系如下式：

其中(m_i,m_j)和(n_i,n_j)由下式選定：GCD(m_i,m)＝GCD(m_j,m)＝GCD(n_i,n)＝GCD(n_j,n)＝1

GCD（a,b）表示a和b兩個正整數的最大公約數。執行簡單的搜索便可基于以下兩個參數m和n找出一組適合的上述參數，并且通信協議或標準會規定產生這些參數的規約，其中，m為每個正交復用（OFDM）符號包含的子載波數，n為交織的數據塊包含的正交復用符號的數目。

ITU G.9902標準或G3-PLC標準都提出一種查表法來實現交織器的雙循環置換，但是，對于G3-PLC交織器，允許的幀長（K=n*m）范圍很大，加上此表依賴于n和m，所以交織表必須在FCH（幀控制頭frame controlheader，簡稱“FCH”）收到后才能生成。因此，這種交織方法使得調制解調器在交織前后的運算量較大，需要較大的存儲空間，增加了硬件開銷，降低了計算效率。