[發明專利]一種跳步螺旋交織方法

在審

• 申請號: 202210521842.6
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114978424A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 仵建星;袁偉;牛田靜;朱武
• 申請（專利權）人: 上海瀚訊信息技術股份有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 楊怡清

本發明涉及一種跳步螺旋交織方法，包括：根據待交織信號序列的長度確定交織緩存矩陣的行數和列數；將待交織信號序列中的每個碼元逐行寫入所述交織緩存矩陣中，并對交織緩存矩陣進行填充；根據填充后的交織緩存矩陣，獲取跳步螺旋交織輸出序列；根據解交織輸入序列的長度確定解交織緩存矩陣的行數和列數；將解交織輸入序列中的每個碼元逐行寫入解交織緩存矩陣中；根據解交織緩存矩陣，獲取解交織輸出序列，并根據解交織輸出序列，獲取最終的跳步螺旋解交織輸出序列。本發明的相鄰碼元交織后距離更大，能夠提升通信系統抵抗連續突發錯誤的能力；本發明滿足對稱交織原則，可以降低系統實現的復雜度。

技術領域

本發明涉及數字信號編解碼領域，更具體地涉及一種跳步螺旋交織方法。

背景技術

信號在網絡中傳輸時，會受到噪聲、干擾、信道傳輸特性不理想等因素的影響，使得接收端收到的信號出現錯誤，通常一個信號中出現錯誤的概率要遠遠大于其被接收端完全正確地接收的概率。因此，一個可靠的通信系統必須具備差錯檢測、差錯糾正的能力。

在如圖1所示的數字通信系統中，信號從信源傳輸到信宿，需經過信源編碼與譯碼、差錯控制編碼與譯碼、交織與解交織、調制與解調等處理。

其中，信源編碼用于提高傳輸的有效性，充分利用有限的傳輸資源。信源編碼利用數據壓縮技術刪除原始數據的冗余碼元，減少信號的碼元數量、降低信號的碼元速率。碼元速率決定了傳輸過程所需的帶寬，信源編碼可以降低信號傳輸帶寬需求，提高傳輸有效性。信源編碼的另一個作用是實現模數(A/D)轉換，可將模擬信源的模擬信號數字化，在數字通信系統中實現模擬信號的傳輸。信源譯碼是信源編碼的逆過程，實現數據解壓縮和數模(D/A)轉換。

差錯控制編譯碼用于增強數字通信系統的可靠性：信號在傳輸過程中，受噪聲、信道特性、干擾等因素的影響，難以避免地會出現錯誤。差錯控制編碼通過在信號中附加監督或校驗單元，增強相鄰碼元間的聯系，接收端按一定的規則對接收信號進行校驗譯碼，在譯碼過程中發現錯誤或糾正錯誤，提高系統的可靠性。

但在隨參信道中，信號有時會經歷持續時間較長的深衰落，導致接收信號中出現連續錯誤。差錯控制編碼是根據鄰近碼元之間的聯系進行檢錯和糾錯的，對連續錯誤的檢測能力和糾正能力較差，因而需要進一步地設計通信系統應對連續錯誤的技術，交織技術就是解決此問題的一種技術。

交織技術是指：通過在發送端調整信號碼元的相對順序，將原本相鄰的碼元分散到信號的不同位置，并在接收端恢復碼元的順序。上述過程分別被稱為發送端的交織和接收端的解交織。當交織后的信號在傳輸過程中出現連續錯誤時，接收端對接收信號進行解交織后，會將連續錯誤分散到信號的不同位置，連續錯誤被轉換為離散隨機錯誤。

在數字通信系統中，一般將交織技術與差錯控制編碼技術配合使用，發送端先對信號進行差錯控制編碼，再進行交織編碼；接收端先對接收信號進行解交織，再進行差錯控制校驗與譯碼，從而使得系統具備一定的離散隨機錯誤和連續錯誤的檢錯與糾錯能力。

交織技術從本質上來說是一種最大限度地改變信息結構而不改變信息內容的技術，可以使信號在傳輸過程中經歷的突發連續錯誤分散化、不規則化。目前交織技術已被廣泛應用于各類數字通信系統中，常見的交織技術主要有：塊交織、螺旋交織、卷積交織、偽隨機交織等，不同交織技術關注于不同的性能指標，可根據實際系統需求選擇或設計適配的交織技術。

其中，塊交織和螺旋交織都屬于分組交織技術，分組交織技術首先將待交織信號按行寫入到交織器的緩存矩陣中，再以某種指定的數據(碼元)讀取規則依次將數據讀出便可完成交織。塊交織的交織規則為“按行寫入、按列讀出”；而螺旋交織按行寫入后，以左上角到右下角的方向逐個讀取碼元，行索引和列索引同時遞增，當到達矩陣邊緣后再螺旋折返到右上角繼續以左上角到右下角的順序讀取碼元。塊交織與螺旋交織的數據讀取規則都比較簡單，相鄰碼元交織后的距離較小，處理延遲和緩存資源需求也比較大，且對于螺旋交織，若緩存矩陣的結構和讀取規則設計不合理，會導致收發兩端交織器的結構不相同，增加工程實現的復雜度。