CN100449949C - 交织参数处理方法 - Google Patents

Abstract

一种有利于y[i]＝q[i]*mod(p-1)的计算，当计算行内排列模式U[i][j]时，需要y[i]作为中间值，U[i][j]是由进行由作为IMT2000标准的3GPP TS25.212定义的turbo编码的交织器使用的参数，其通过质数p、基序列s[j]、行间排列模式T[i]以及质数序列q[i]得到。首先，将指标i和变量div初始化为零。当q[i]≥div+p-1时，div的值加上p-1。当q[i]＜div+p-1时，根据y[i]＝q[i]-div计算y[i]。递增指标i，重复前述处理，直到i达到R。

Description

交织参数处理方法

技术领域

本发明涉及一种用于turbo编码的内部交织器，称作质数交织器，其已经在标准化为用于第三代移动通信系统(IMT2000)的无线接入网RAN之一的宽带DS-CDMA(W-CDMA)中被规范化。

背景技术

宽带DS-CDMA(W-CDMA)已经标准化为用于第三代移动通信系统(IMT2000)的无线接入网RAN之一，并且称作“质数交织器”的turbo编码内部交织器已经在标准中被规范化。其详细描述公开于“3rdGeneration Partnership Project；Technical Specification Group RadioAccess Network；Multiplexing And Channel Coding(FDD)”(Release1999)，3GPP TS25.213 V3.10.0(2002-06)，4.2.3.2.3部分，Turbo编码内部交织器，第16-19页。以下描述基于该文献。

在IMT2000(W-CDMA)的标准3GPP TS25.212中规范化的用于turbo编码的交织器中，使用在后面定义的r[i]，对于要发送的数据进行编码所必不可少的行内排列模式(intra-row permutation patten)来如下定义U[i][j]：

U[i][j]＝s[(j*r[i])*mod(p-1)]＝s[x[i][j]]       (1)

其中x[i][j]＝(j*r[i])*mod(p-1)

这里，使用行间排列模式T[i]和后面定义的质数序列q[i]来如下定义r[j]：

r[T[i]]＝q[i]                                  (2)

使用行数R和交织器的质数p来如下定义质数序列q[i]：

q[0]＝1

其中对于i＝1，2，...，R-1，q[i]是满足g.c.d(q[i]，p-1)且q[i]＞6的最小质数，并且q[i]＞q[i-1]              (3)

其中g.c.d(x，y)是x和y的最大公约数。

参考图1A和1B，当交织器中的行数R等于20(R＝20)时，质数序列q[i]的值是质数p的每一个值的示例。

如上所述，使用质数p、基序列(base sequence)s[j]、行间排列模式T[i]以及质数序列q[i]，计算行内排列模式U[i][j]。

在IMT2000中的移动电话等中，对于要发送的数据，首先要计算数据长度。然后，根据所计算的数据长度(或者存储要发送的数据矩阵的大小)，确定质数p、基序列s[j]、行间排列模式T[i]以及质数序列q[i]。然后，根据这些值来计算行内排列模式U[i][j]。接下来，根据所计算出的行内排列模式U[i][j]和行间排列模式T[i]，对发送数据进行编码，并且所编码的发送数据发送到移动电话网络。根据以类似方法已经计算出的行内排列模式U[i][j]和行间排列模式T[i]，接收编码数据的另一个移动电话对所接收的编码数据进行解码。

质数p、基序列s[j]以及质数序列q[i]可以由要发送的数据长度(或者存储要发送数据的矩阵的大小)唯一地确定。等式(3)和图1A、1B已经示出了质数序列q[i]。此外，本申请人已经提出了一种有效计算基序列s[j]的方法(日本专利申请No.2003-298493)。对于行间排列模式T[i]，有四种固定模式，选择任意一个。

如上所述，使用质数p、基序列s[j]、行间排列模式T[i]以及质数序列q[i]来计算行内排列模式U[i][j]。但是，为了简化计算，如下定义，通常在将y[i]确定为中间值以计算行内排列模式U[i][j]之后，计算行内排列模式U[i][j]：

y[i]＝w[i][1]＝q[i]*mod(p-1)                   (4)

其中w[i][j]定义如下：

w[i][j]＝x[T[i]][j]＝(j*r[T[i]])*mod(p-1)

＝(j*q[i])*mod(p-1)                         (5)

下面，将利用具体实例，对根据现有技术的计算行内排列模式U[i][j]的方法进行说明。

首先，根据要发送的数据的长度来确定质数p、基序列s[j]、行间排列模式T[i]以及质数序列q[i]。例如，假设已经确定p、s[j]、T[i]、q[i]如下：

设置参数

p＝7

s[i]＝[1，3，2，6，4，5](j＝0-5)

T[i]＝[4，3，2，1，0](i＝0-4)(R＝5)

q[i]＝[1，7，11，13，17](i＝0-4)(R＝5)

首先，根据等式(4)、p、q[i]，中间值y[i]计算如下。图2示出了得到y[i]步骤的流程图。

计算处理1

y[0]＝q[0]*mod(7-1)＝1*mod6＝1

y[1]＝q[1]*mod(7-1)＝7*mod6＝1

y[2]＝q[2]*mod(7-1)＝11*mod6＝5

y[3]＝q[3]*mod(7-1)＝13*mod6＝1

y[4]＝q[4]*mod(7-1)＝17*mod6＝5

接下来，根据在计算处理1中计算的y[i]，T[i]和等式(4)、(5)，如下计算x[i][1]：

计算处理2

y[i]＝w[i][1]＝x[T[i]][1]

y[0]＝w[0][1]＝[T[0]][1]＝x[4][1]＝1

y[1]＝w[1][1]＝[T[1]][1]＝x[3][1]＝1

y[2]＝w[2][1]＝[T[2]][1]＝x[2][1]＝5

y[3]＝w[3][1]＝[T[3]][1]＝x[1][1]＝1

y[4]＝w[4][1]＝[T[4]][1]＝x[0][1]＝5

因此，x[I][1]＝[5，1，5，1，1](1I＝0至4)(R＝5)

接下来，根据在计算处理2中计算的x[i][1]和参考等式(1)的质数p，如下计算x[i][j]，而无需执行余数(remainer)计算：

计算处理3

x[0][0]＝0

x[0][1]＝5

x[0][2]＝x[0][1]+x[0][1]-(p-1)＝5+5-6＝4

x[0][3]＝x[0][2]+x[0][1]-(p-1)＝4+5-6＝3

x[0][4]＝x[0][3]+x[0][1]-(p-1)＝3+5-6＝2

x[0][5]＝x[0][4]+x[0][1]-(p-1)＝2+5-6＝1

(由于x[0][1]+x[0][1]、x[0][2]+x[0][1]、x[0][3]+x[0][1]、x[0][4]+x[0][1]中的每一个都大于p-1，从值中减去p-1。)

x[1][0]＝0

x[1][1]＝1

x[1][2]＝x[1][1]+x[1][1]＝1+1＝2

x[1][3]＝x[1][2]+x[1][1]＝2+1＝3

x[1][4]＝x[1][3]+x[1][1]＝3+1＝4

x[1][5]＝x[1][4]+x[1][1]＝4+1＝5

(由于x[0][1]+x[0][1]、x[0][2]+x[0][1]、x[0][3]+x[0][1]、x[0][4]+x[0][1]中的每一个都小于p-1，如此输出该值。)

x[2][0]＝0

x[2][1]＝5

x[2][2]＝x[2][1]+x[2][1]-(p-1)＝5+5-6＝4

x[2][3]＝x[2][2]+x[2][1]-(p-1)＝4+5-6＝3

x[2][4]＝x[2][3]+x[2][1]-(p-1)＝3+5-6＝2

x[2][5]＝x[2][4]+x[2][1]-(p-1)＝2+5-6＝1

(由于x[0][1]+x[0][1]、x[0][2]+x[0][1]、x[0][3]+x[0][1]、x[0][4]+x[0][1]中的每一个都大于p-1，从值中减去p-1。)

x[3][0]＝0

x[3][1]＝1

x[3][2]＝x[3][1]+x[3][1]＝1+1＝2

x[3][3]＝x[3][2]+x[3][1]＝2+1＝3

x[3][4]＝x[3][3]+x[3][1]＝3+1＝4

x[3][5]＝x[3][4]+x[3][1]＝4+1＝5

(由于x[0][1]+x[0][1]、x[0][2]+x[0][1]、x[0][3]+x[0][1]、x[0][4]+x[0][1]中的每一个都小于p-1，如此输出该值。)

x[4][0]＝0

x[4][1]＝5

x[4][2]＝x[4][1]+x[4][1]-(p-1)＝5+5-6＝4

x[4][3]＝x[4][2]+x[4][1]-(p-1)＝4+5-6＝3

x[4][4]＝x[4][3]+x[4][1]-(p-1)＝3+5-6＝2

x[4][5]＝x[4][4]+x[4][1]-(p-1)＝2+5-6＝1

(由于x[0][1]+x[0][1]、x[0][2]+x[0][1]、x[0][3]+x[0][1]、x[0][4]+x[0][1]中的每一个都大于p-1，从值中减去p-1。)

最后，根据x[i][j]、s[i]和等式(1)来计算U[i][j]。

计算处理4

U[0][0]＝s[x[0][0]]＝s[0]＝1

U[0][1]＝s[x[0][1]]＝s[5]＝5

U[0][2]＝s[x[0][2]]＝s[4]＝4

U[0][3]＝s[x[0][3]]＝s[3]＝6

U[0][4]＝s[x[0][4]]＝s[2]＝2

U[0][5]＝s[x[0][5]]＝s[1]＝3

U[1][0]＝s[x[1][0]]＝s[0]＝1

U[1][1]＝s[x[1][1]]＝s[1]＝3

U[1][2]＝s[x[1][2]]＝s[2]＝2

U[1][3]＝s[x[1][3]]＝s[3]＝6

U[1][4]＝s[x[1][4]]＝s[4]＝4

U[1][5]＝s[x[1][5]]＝s[5]＝5

U[2][0]＝s[x[2][0]]＝s[0]＝1

U[2][1]＝s[x[2][1]]＝s[5]＝5

U[2][2]＝s[x[2][2]]＝s[4]＝4

U[2][3]＝s[x[2][3]]＝s[3]＝6

U[2][4]＝s[x[2][4]]＝s[2]＝2

U[2][5]＝s[x[2][5]]＝s[1]＝3

U[3][0]＝s[x[3][0]]＝s[0]＝1

U[3][1]＝s[x[3][1]]＝s[1]＝3

U[3][2]＝s[x[3][2]]＝s[2]＝2

U[3][3]＝s[x[3][3]]＝s[3]＝6

U[3][4]＝s[x[3][4]]＝s[4]＝4

U[3][5]＝s[x[3][5]]＝s[5]＝5

U[4][0]＝s[x[4][0]]＝s[0]＝1

U[4][1]＝s[x[4][1]]＝s[5]＝5

U[4][2]＝s[x[4][2]]＝s[4]＝4

U[4][3]＝s[x[4][3]]＝s[3]＝6

U[4][4]＝s[x[4][4]]＝s[2]＝2

U[4][5]＝s[x[4][5]]＝s[1]＝3

在移动电话等中使用的处理器中，其电路尺寸的限制常常使其逐数位地执行余数计算。当处理器具有16比特的数据宽度时，在计算处理1中计算y[i]的每一行(图2的步骤43)需要16个时钟。此外，假设图2中条件转移(步骤45)需要2个时钟，并且图2中其它处理(步骤44)需要1个时钟，图2中步骤43至步骤45的每一个执行需要19个时钟。结果，计算处理1需要总共19*R个时钟(由于R的最大值是20，最多需要380个时钟)。

发明内容

本发明的目的是极大地减少在计算处理1中计算y[i]所需的时钟数，从而节约计算处理1的处理时间。

为了实现以上目的，在计算处理1中计算y[i]中，本发明仅依赖于加法和减法，而不是余数计算。具体地，进行以下计算。

由图1A、1B可见，q[i+1]-q[i]＜p-1代表所有质数p，从而当z[i]定义为如下时：

z[i]＝floor(q[i]/(p-1))                   (6)

其中floor(q[i]/(p-1))是q[i]/(p-1)的商建立以下不等式：

z[i]*(p-1)≤q[i]＜(z[i]+1)*(q-1)

z[i]*(p-1)≤q[i]＜[i+1]＜q[i]+p-1＜(z[I]+2)*(p-1)           (7)

因此，z[i]表示为：

z[0]＝0；

z[i]＝z[i-1]，当q[i]＜z[i-1]+p-1时；以及

z[i]＝z[i-1]+p-1，当q[i]≥z[i-1]+p-1，

其中i＝1，...，R-1                          (8)

从i＝1顺序进行计算，因此仅利用加法和减法来导出z[i]，而无需余数计算。然后，执行以下计算从而仅利用加法和减法得到y[i]，而无需余数计算：

y[i]＝q[i]-z[i]                            (9)

如上所述，因为无需要求大量时钟来计算y[i]的余数计算，本发明使处理器可以减少运行时间。处理器运行时间的缩短可以节省处理器消耗的功率。此外，与包括余数计算器的设备相比，余数计算器的去除反过来减小了设备的电路尺寸。

参考示出了本发明实例的附图，根据以下说明本发明的以上和其它目的、特点以及优点将变得显而易见。

附图说明

图1A、1B是示例了当交织器的行数R等于20(R＝20)时，对于质数p的每一个值的质数序列p[i]的值的表；

图2是示出了根据现有技术计算y[i]的过程的流程图；

图3是示出了本发明一个实施例的配置的方框图；

图4是示出了根据本发明的计算y[i]的过程的流程图；以及

图5是示出了交织参数处理设备的典型实现的图示。

具体实施方式

尽管如发明内容执行根据本发明的计算y[i]的方法，将使用具体示例进行以下说明。

同样地，这里使用的设置参数与背景技术中使用的相同。根据设置参数、等式(8)和等式(9)来进行与背景技术中计算处理1相对应的y[i]的计算。

首先，根据等式(8)、质数序列q[i]和质数p来计算z[i]。

z[i]的计算

z[0]＝0

由于7＝q[1]≥z[0]+p-1＝6，z[1]＝z[0]+p-1＝6

由于11＝q[2]＜z[1]+p-1＝12，z[2]＝z[1]＝6

由于13＝q[3]≥z[2]+p-1＝12，z[3]＝z[2]+p-1＝12

由于17＝q[4]＜z[3]+p-1＝18，z[4]＝z[3]＝12

接下来，根据在z[i]的计算期间确定的z[i]和q[i]以及等式(9)，

计算y[i]：

y[i]的计算

y[0]＝q[0]-z[0]＝1-0＝1

y[1]＝q[1]-z[1]＝7-6＝1

y[2]＝q[2]-z[2]＝11-6＝5

y[3]＝q[3]-z[3]＝13-12＝1

y[4]＝q[4]-z[4]＝17-12＝5

计算结果与背景技术中右计算处理1推导出的结果相符。

随后，通过执行与背景技术中计算处理2至计算处理4完全相同的计算可以确定U[i][j]。计算处理2至计算处理4中不包括余数计算。

以下，将对使用前述计算y[i]的方法的交织参数处理设备进行详细描述。

参考图3，其示出了根据本发明的实施例的交织参数处理设备的配置。交织参数处理设备1包括处理器11、q[i]存储器12和y[i]存储器14。交织参数处理设备1和交织器2可以安装于移动电话等中。

交织参数处理设备1接收要发送的数据，并确定数据的数据长度。处理器11计算质数p、s[j]、T[i]、q[i]，然后由所确定的数据长度计算中间值y[i]和U[i][j]。处理器11将计算出的q[i]和y[i]分别存储在q[i]存储器12和y[i]存储器14中。然后，交织参数处理设备1向交织器2输出U[i][j]和T[i]。

交织器2接收要发送的数据，根据从交织参数处理设备1接收的U[i][j]和T[i]对数据进行编码，并输出所编码的数据。

参考图4，其示出了表示上述由根据本发明的处理器11执行的计算中，用于计算y[i]的例程的流程图。

在步骤32，处理器11将指标i和变量div初始化为零，变量div对应于z[i]。在步骤33，处理器11进行与等式(8)相对应的判断。当q[i]≥div+p-1时，在步骤34中，p-1与div的值相加。当q[i]＜div+p-1时，例程进入步骤35而不进行进一步地处理。在步骤35，处理器11根据y[i]＝q[i]-div来计算y[i]。在步骤36，处理器11递增i，并迭代从步骤33到步骤36的处理，直到在步骤37中i等于R。

这里，由于条件转移(步骤33、37)占用2个时钟，并且其它处理(步骤34、35、36)占用1个时钟，从步骤33到步骤37的每一次迭代需要7个时钟。如背景技术中所讨论的，现有技术方法的每一次迭代需要19个时钟，实现了处理的12个时钟的减少。由于R具有最大值20，能够减少最多处理的240个时钟。

参考图5，其示出了交织参数处理设备1典型的实现。

存储器12存储q[i]的值。常数块72具有值-(p-1)。寄存器73具有值-div。寄存器74产生存储器地址。存储器14存储y[i]的值。选择器76选择存储器12中地址i的值。选择器77根据q[i]-div或者q[i]-(div+p-1)的值选择输出。选择器78根据-(div+p-1)或者-div的值选择输出。选择器79选择存储器14中要存入数据的位置。

接下来，将说明该典型实现中交织参数处理设备1的操作。最初，计数器74和寄存器73分别将保存其中的值i和div设置为零。选择器76在存储器12中的地址i选择数据q[i]。利用寄存器73中的值-div和常数块72中的值-(p-1)来计算q[i]-(div+p-1)。当q[i]-(div+p-1)＜0时，选择器77、78分别选择q[i]-div、-div，否则分别选择q[i]-(div+p-1)、-(div+p-1)。将选择器77所选择的值存储于存储器14的地址i中，而将选择器78所选择的值存储于寄存器73中。重复前述处理，直到计数器74中的值i等于R-1。通过以上处理，在存储器14中产生了y[i]。

除了通过专用硬件进行实现，可以通过以下来交织参数处理设备1：在计算机可读记录介质上记录体现了其功能的程序，并将记录在记录介质上的程序加载到应当作为交织参数处理设备1的计算机上，以便计算机执行程序。计算机可读记录介质指例如软盘、磁光盘、CD-ROM等的记录介质，以及例如包含在计算机系统中的硬盘驱动器的存储设备等。此外，计算机可读记录介质还包括在较短时间周期内动态保存程序(传输介质或传输波)的介质，通常利用通过因特网传输程序；以及在一定时间周期内保存程序的介质，例如计算机系统中的易失性存储器。

尽管已经使用具体的术语对本发明的优选实施例进行了说明，该描述仅用于描述目的，并且可以理解的是，在不脱离以下权利要求的实质或范围的前提下，可以进行改变和变体。

Claims (3)

1.一种交织参数处理方法，用在用于向交织器提供用于编码要发送的数据的交织器所需的行内排列模式U[i][j]和行间排列模式T[i]的交织参数处理设备中，其中所述交织器用于由作为IMT2000标准的3GPP TS25.212所定义的turbo编码，所述方法用于计算在处理中应被确定为中间值的y[i]＝q[i]*mod(p-1)，在所述处理中，所述交织参数处理设备根据由传输数据的长度所确定的行间排列模式T[i]、质数p、基序列s[j]以及质数序列q[i]来计算行内排列模式U[i][j]，所述方法包括以下步骤：

a)将指标i和变量div初始化为零；

b)将div的值加上p-1，当q[i]≥div+p-1时存储结果值，并当q[i]＜div+p-1时存储div的值；

c)根据基于在步骤b)存储的div值的y[i]＝q[i]-div，计算y[i]；以及

d)递增i，直到i等于所述交织器的行数R，从而对于所有i重复步骤b)和步骤c)以计算y[i]。

2.一种用于向交织器提供行内排列模式U[i][j]和行间排列模式T[i]的交织参数处理设备，所述交织器用于由作为IMT2000标准的3GPP TS25.212所定义的turbo编码，所述交织参数处理设备配置用于计算在处理中应被确定为中间值的y[i]＝q[i]*mod(p-1)，所述处理根据从传输数据的长度得到的行间排列模式T[i]、质数p、基序列s[j]以及质数序列q[i]来计算行内排列模式U[i][j]，所述设备包括：

初始化装置，用于将指标i和变量div初始化为零；

加法装置，用于将div的值加上p-1，且当q[i]≥div+p-1时存储结果值，并当q[i]＜div+p-1时存储div的值；

计算装置，用于根据基于所述加法装置存储的div值，由y[i]＝q[i]-div计算y[i]；以及

递增装置，用于递增i，直到i等于所述交织器的行数R，并使所述加法装置和所述计算装置重复相关处理，从而对于所有i来计算y[i]。

3.一种移动电话，包括用于向交织器提供行内排列模式U[i][j]和行间排列模式T[i]的交织参数处理设备，其中所述交织器用于由作为IMT2000标准的3GPP TS25.212所定义的turbo编码，所述交织参数处理设备配置用于计算在处理中应被确定为中间值的y[i]＝q[i]*mod(p-1)，所述处理根据从传输数据的长度得到的行间排列模式T[i]、质数p、基序列s[j]以及质数序列q[i]来计算行内排列模式U[i][j]，所述设备包括：

初始化装置，用于将指标i和变量div初始化为零；

加法装置，用于将div的值加上p-1，且当q[i]≥div+p-1时存储结果值，并当q[i]＜div+p-1时存储div的值；

计算装置，用于根据基于所述加法装置存储的div值，由y[i]＝q[i]-div计算y[i]；以及

递增装置，用于递增i，直到i等于所述交织器的行数R，并使所述加法装置和所述计算装置重复相关处理，从而对于所有i来计算y[i]。

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