專利名稱：對長度可變的數(shù)據(jù)分組進行有效交織的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信信道，尤其涉及一種對長度可變的數(shù)據(jù)分組進行有效交織的方法。
在許多通信信道中，差錯以突發(fā)方式出現(xiàn)，即單個差錯事件具有不止一個差錯數(shù)據(jù)單元(位、字節(jié)、碼元或其它單元)。突發(fā)差錯因各種原因而產(chǎn)生，原因有信道中的突發(fā)噪聲，維特比解碼器輸出中的突發(fā)差錯，以及其它形式。因為大多數(shù)解碼器不能有效地處理許多相鄰的差錯，所以通常不希望有突發(fā)差錯。交織器是一種通過對數(shù)據(jù)單元的置換將來自一個脈沖串的差錯分散成分立的多個“單”差錯的器件。例如，當使用分組編碼(諸如，Reed-solomon)時，交織器可以在幾個碼字之間分散突發(fā)差錯，從而放寬對該碼的糾錯要求。
一種非常普通而簡單的交織器是塊交織器。在此交織器中，將數(shù)據(jù)單元(位、字節(jié)、碼元或其它單元)放在二維表的行方向，然后按表的列方向讀取。塊的大小(行數(shù)乘以列數(shù))一般受交織器存儲資源的限制。
在數(shù)據(jù)分組網(wǎng)絡(luò)中，通過通信信道傳送長度可變的數(shù)據(jù)分組。數(shù)據(jù)分組的大小通常大于塊的大小。在此情況下，將數(shù)據(jù)分組分成許多段，段的大小小于或等于交織器塊的大小。然后對每段分別交織。一種尋常的分段方式是使最后一段以外的所有分段都等于交織器塊的大小。于是，最后一段將小于塊的大小。此方法的缺點是，對于某些數(shù)據(jù)分組長度來說，最后一段會非常小。這將導(dǎo)致交織器的性能很差。
本發(fā)明提供了一種用于對長度可變的數(shù)據(jù)分組進行有效交織的方法。在數(shù)據(jù)分組網(wǎng)絡(luò)中，當交織器的塊大小固定且小于數(shù)據(jù)分組大小時，對長度可變數(shù)據(jù)分組的塊交織效率很差。原因是，對于某些數(shù)據(jù)分組長度，最后一塊的剩余單元數(shù)(即、字節(jié)或碼元)非常少。
本發(fā)明的方法可以為已知的數(shù)據(jù)分組長度(可變)和已知的(或選定的)交織器寬度計算最佳的交織器塊大小。
交織器是一種通過對數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)單元進行排列將來自一個脈沖串的差錯分散成分立的多個“單”差錯的器件。例如，當使用分組編碼(諸如，Reed-solomon)時，交織器可以在幾個碼字之間分散突發(fā)差錯，從而放寬對該碼的糾錯要求。
一種非常普通而簡單的交織器是塊交織器。在此交織器中，將數(shù)據(jù)單元(位、字節(jié)、碼元或其它單元)放在二維表的行方向，然后按表的列方向讀取。塊的大小(行數(shù)乘以列數(shù))一般受交織器存儲資源的限制。
在數(shù)據(jù)分組網(wǎng)絡(luò)中，通過通信信道傳送長度可變的數(shù)據(jù)分組。數(shù)據(jù)分組的大小通常大于塊的大小。在此情況下，將數(shù)據(jù)分組分成許多段，段的大小小于或等于交織器塊的大小。然后對每段分別交織。一種尋常的分段方式是使最后一段以外的所有分段都等于交織器塊的大小。于是，最后一段將小于塊的大小。此方法的缺點是，對于某些數(shù)據(jù)分組長度來說，最后一段會非常小。這將導(dǎo)致交織器的性能很差。
計算塊大小更有效于僅僅挑選塊大小并讓尾部(最后一塊)為任意獲得的大小，其理由如下一個塊的脈沖串容限(即可以攻擊塊的最長噪聲脈沖串，由此最長噪聲脈沖串仍可以恢復(fù)數(shù)據(jù))是T*I字節(jié)，其中T是Reed-Solomon(RS)校正因數(shù)，而I是塊的交織深度。一個數(shù)據(jù)分組的脈沖串容限由其“最弱”的塊，即交織深度最小的塊決定。因此，希望最后一塊的交織深度不太小(可能是1)。這可以用本發(fā)明的方法來實現(xiàn)。
本發(fā)明計算數(shù)據(jù)分組的各段大小，使得所有分段的大小都幾乎相等，并仍然盡可能的大。列的數(shù)目是已知的或者固定的，并且最好等于碼字長度。使用公式計算每段的行數(shù)，它是數(shù)據(jù)分組長度、碼字長度和最大塊大小的函數(shù)。
本發(fā)明提供了一種對給定數(shù)據(jù)分組長度計算最佳交織器塊大小并使交織器塊大小最大的簡單計算方法。也就是說，本發(fā)明是將數(shù)據(jù)分散到大致相等的交織器塊中，而不是具有幾個大小固定的塊以及一個位于尾部的小塊，且小塊包含少量的數(shù)據(jù)(例如，較小的交織深度)，因此本發(fā)明可以使脈沖串噪聲容限最大。
在本發(fā)明的公式中使用了以下符號用單元表示的總數(shù)據(jù)分組長度(例如，位、字節(jié)、碼元等)Nf交織器寬度(一般是碼字長度)Nr最大塊大小(單元數(shù))Br數(shù)據(jù)分組中交織器的總行數(shù)Itot0=ceil(Nf/Nr)，其中“ceil(x)”是一函數(shù)，其值為沿正無限大方向最接近x的整數(shù)。
每段的最大行數(shù)(使得交織器塊不超過Br)Ir,max=floor(Br/Nr)，其中“floor(x)”是一函數(shù)，其值為沿負無限大方向最接近x的整數(shù)。
分段數(shù)Ns0=ceil(Itot/Ir,max)。
于是，對于一個分段m，用于計算最大行數(shù)Irm的公式是m=1,…,Ns0Irm=ceil(Itot(m-1)/Ns(m-1))Nsm=Ns(m-1)-lItotm=Itot(m-1)-Irm使用此公式的一個例子是Nf=2100,Nr=200,Br=2048，Itot0=ceil(Nf/Nr)=11Ir,max=floor(Br/Nr)=10Ns0=ceil(Itot/Ir,max)=2Ir1=ceil(Itot0/Ns0)=6Ns1=Ns0-1=1Itot1=Itot0-Ir1=5Ir2=ceil(Itot1/Ns1)=5Ns2=Ns1-1=0Itot2=Itot1-Ir2=0在此例中，已獲得了最佳分段。也就是說，對于此例，計算得到均具有5行的兩個塊(交織深度為5)。盡管選擇了最大塊大小Br，但這些公式還可以用來優(yōu)化塊大小，或者可以使用幾種塊大小并選擇一個具有最佳(最大)交織深度進行使用。
以下是另一個公式。此公式提供相等的段大小，但次序不同。
同樣使用先前的符號其中數(shù)據(jù)分組長度 Nf碼字長度 Nr最大塊大小 Br交織器總行數(shù) Itot0=ceil(Nf/Nr)每段的最大行數(shù) Ir,max=floor(Br/Nr)分段數(shù) Ns0=ceil(Itot0/Ir,max)
第一塊的交織深度 Ir1=ceil(Irot0/Ns0)深度為Ir1的塊的數(shù)目 M=Ns0·(Ir1+1)-Itot0于是，對于分段i，用于計算最大行數(shù)Ir(i)的公式為(i=1,…,Ns0) 數(shù)據(jù)分組由Ns0個交織段(塊)組成，每段的寬度(列數(shù))為Nr。最前面的M個分段的深度(行數(shù))為Ir1。剩余分段的深度為Ir1+1。
使用此公式的例子如下Nf=2100，Nr=200，Br=2048，Itot0=ceil(Nf/Nr)=11Ir,max=floor(Br/Nr)=10Ns0=ceil(Itot/Ir,max)=2Ir1=floor(Itot0/Ns0)=5M=Ns0-(Itot0-Ns0·Ir1)=1此例的結(jié)果是Ir1=5,Ir2=6也就是說，在此例中，計算得到兩個塊，一塊具有5行，另一塊具有6行。同樣，可以對塊大小進行優(yōu)化。用類似的方式可以產(chǎn)生其它公式，用于計算一給定數(shù)據(jù)分組長度的交織器塊大小，同時使塊大小最大。
本發(fā)明可以用軟件、硬件或軟件與硬件的組合來實現(xiàn)。對于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說，閱讀了上述對本發(fā)明的幾個特定實施例之后，很容易進行各種改變、修改和改進。這種根據(jù)本申請揭示內(nèi)容為顯而易見的改變、修改和改進是本說明書的一部分，盡管沒有在此表述，并且它們落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，上述描述只是舉例，沒有限制作用。本發(fā)明只被后附權(quán)利要求及其等效物的限制。
權(quán)利要求
1．一種為具有已知長度的數(shù)據(jù)分組計算交織器最佳塊大小的方法，其特征在于，包括以下步驟使塊大小最大，同時使所述塊的所述大小大致相等。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括選擇交織器寬度等于碼字長度。
3．一種用于數(shù)據(jù)分組的交織器，其特征在于，包括輸入電路，用于為所述數(shù)據(jù)分組提供至少一個長度；存儲器，用于存儲數(shù)據(jù)分組信息；處理器，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)分組信息確定最大塊大小；和輸出電路，用于提供交織塊中的所述數(shù)據(jù)分組信息。
4．如權(quán)利要求3所述的交織器，其特征在于，所述處理器確定所述塊的所述最大尺寸，以便每個所述塊的大小大致相等。
5．一種種具有已知長度的數(shù)據(jù)分組計算交織器最佳塊大小的方法，其特征在于，包括以下步驟首先，提供以下數(shù)據(jù)提供用單元表示的總數(shù)據(jù)分組長度(例如，位、字節(jié)、碼元等)，用Nf表示；提供交織器寬度，用Nr表示；提供用單元表示的最大塊大小，用Br表示；提供所述數(shù)據(jù)分組中交織器的總行數(shù)，用Itot0=ceil(Nf/Nr)表示；其中“ceil(x)”是一函數(shù)，其值為沿正無限大方向最接近x的整數(shù)；提供每段的最大行數(shù)，使得交織器塊不超過Br，用Ir,max=floor(Br/Nr)表示，其中“floor(x)”是一函數(shù)，其值為沿負無限大方向最接近x的整數(shù)；提供一個分段數(shù)目，用Ns0=ceil(Itot/Ir,max)表示；以及其次，用以下方式處理所述數(shù)據(jù)對于一個分段m，按以下公式確定最大行數(shù)Irmm=1,…,Ns0Irm=ceil(Itot(m-1)/Ns(m-1))Nsm=Ns(m-1)-1Itotm=Itot(m-1)-Irm
全文摘要
提供了一種對長度可變的數(shù)據(jù)分組進行有效交織的方法。在數(shù)據(jù)分組網(wǎng)絡(luò)中,當交織器的塊大小固定且小于數(shù)據(jù)分組大小時,對長度可變數(shù)據(jù)分組的塊交織效率很差。對于某些數(shù)據(jù)分組長度,最后一塊的剩余單元數(shù)(即、字節(jié)或碼元)非常少。本發(fā)明提供了一種為預(yù)選數(shù)據(jù)分組長度和預(yù)選交織器寬度計算最佳交織器塊大小的方法。使塊大小最大,同時使其大小幾乎相等。
文檔編號H04L1/00GK1306348SQ0013772
公開日2001年8月1日 申請日期2000年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月28日
發(fā)明者A·雅基爾 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司