CN108988986A - 一种分层迭代交织编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种分层迭代交织编码方法，包括以下步骤：将输入的长数据块分割为若干个短数据块和若干个中等数据块；分两个层次对获得的短数据块和中等数据块进行交织，在每个中等数据块内部以元素为单位进行交织，对所有的短数据块以块为单位进行交织；对两个层次的交织运算按级联方式迭代执行若干次，并输出交织结果。应用本发明对长数据块进行分层迭代交织编码时，只需设计小深度的强S距离交织器，然后利用小深度的强S距离交织器对长数据块进行分层交织和迭代交织，即可达到与直接应用大深度强S距离交织器进行交织性能相近的交织效果，且设计难度大大降低。

Description

一种分层迭代交织编码方法

技术领域

本发明专利涉及通信信息处理技术领域，尤其涉及信息编码，具体地说，是一种分层迭代交织编码方法。

背景技术

交织编码是一种重要的信息编码技术，常常与前向纠错编码联合使用，以纠正突发性差错。交织编码的基本原理如下：假设对于集合Z＝{1,2,3,L,L}，存在从Z到Z的一一映射π，使得

j＝π(i)i,j∈Z∩i不全等于j.

定义

π＝{π(i)|i＝1,2,3,L,L}

为交织参数，其中，L为交织器的交织深度。假设输入数据块D_in和输出数据块D_out的长度均为L，i表示元素D_in[i]在输入数据块中的地址(即交织前的地址)，π(i)表示元素D_in[i]在输出数据块中的地址(即交织后的地址)。则，操作

D_out[π(i)]＝D_in[i]i∈Z

就是按照交织参数π对输入数据块D_in进行的交织编码。

S距离交织器是目前公认的性能最好的随机交织器，它既能保证交织结果具有良好的随机性，又能保证交织结果具有良好的S距离特性，即对于交织前距离小于或等于S的所有元素对，经过交织后，它们的距离均大于或等于S，其中，距离参数S满足条件：当S距离交织器满足条件：

时，具有最好的距离特性，这类S距离交织器被称为强S距离交织器。

当交织深度较小(L≤256)时，强S距离交织器的设计比较容易；然而，随着交织深度逐渐增加，这类交织器的设计难度变得越来越大。因此，对于长数据块(L≥1024)，很难直接应用大深度的强S距离交织器进行交织编码。

发明专利内容

为了解决上述问题，本发明提供一种分层迭代交织编码方法，在对长数据块进行分层迭代交织编码时，只需设计小深度的强S距离交织器，然后利用小深度的强S距离交织器对长数据块进行分层交织和迭代交织，即可达到与直接应用大深度强S距离交织器进行交织性能相近的交织效果，且设计难度大大降低。

为了实现本发明专利的目的，拟采用以下技术：

一种分层迭代交织编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将输入的长数据块分割为若干个短数据块和若干个中等数据块；

步骤2)：分两个层次对步骤1)分割后获得的短数据块和中等数据块进行交织，在每个中等数据块内部以元素为单位进行交织，对所有的短数据块以块为单位进行交织；

步骤3)：对步骤2)中两个层次的交织运算按级联方式迭代执行若干次，并输出交织结果。

一种分层迭代交织编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将输入的长数据块分割成若干个短数据块，然后以块为单位对所有短数据块进行块交织；

步骤2)：将步骤1)中经过块交织后获得的新的一个长数据块分割成若干个中等数据块，然后以元素为单位对每个中等数据块进行块内元素交织；

步骤3)：完成状态判断，判断迭代交织是否完成，如果没有完成，则返回步骤1)，并将步骤2)的输出作为步骤1)的输入，继续执行下一轮迭代交织；如果完成，则输出交织结果。

一种分层迭代交织编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将长数据块分割成若干个中等数据块，然后以元素为单位对每个中等数据块进行块内元素交织；

步骤2)：将步骤1)中经过元素交织后获得的一个新的长数据块分割成若干个短数据块，然后以块为单位对所有短数据块进行块交织；

步骤3)：完成状态判断，判断迭代交织是否完成，如果没有完成，则返回步骤1)，并将步骤2)的输出作为步骤1)的输入，继续执行下一轮迭代交织；如果完成，则输出交织结果。

上述技术方案的优点在于：

本发明提供一种分层迭代交织编码方法，在对长数据块进行分层迭代交织编码时，只需设计小深度的强S距离交织器，然后利用小深度的强S距离交织器对长数据块进行分层交织和迭代交织，即可达到与直接应用大深度强S距离交织器进行交织性能相近的交织效果，且设计难度大大降低。

附图说明

为了使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明专利做进一步的详细描述。其中：

图1示出了本发明中交织方法一的系统流程图。

图2示出了本发明中交织方法二的系统流程图。

具体实施方式

如图1～图2所示，对本发明作进一步说明。

为实现本发明的设计目的，设计一种分层迭代交织编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将输入的长数据块分割为若干个短数据块和若干个中等数据块，其中，一个中等数据块包含若干个短数据块，且短数据块的数量和中等数据块的长度均较小，从而有利于设计相应深度的强S距离交织器；

步骤2)：分两个层次对步骤1)分割后获得的短数据块和中等数据块进行交织，在每个中等数据块内部以元素为单位进行交织，因为一个中等数据块包含若干个短数据块，所以这一层交织有利于数据在不同短数据块间扩散；对所有的短数据块以块为单位进行交织，因为一个长数据块包含若干个短数据块，所以这一层交织有利于数据在整个长数据块内部扩散；

步骤3)：对步骤2)中两个层次的交织运算按级联方式迭代执行若干次，并输出交织结果。迭代交织有利于数据在整个长数据块内部充分扩散。

实现上述分层迭代交织编码方法，可选择如下两种具体的交织编码方法：

方法一包括以下步骤：

步骤1)：将输入的长数据块分割成若干个短数据块，然后以块为单位对所有短数据块进行块交织；

步骤2)：将步骤1)中经过块交织后获得的一个新的长数据块分割成若干个中等数据块，然后以元素为单位对每个中等数据块进行块内元素交织；

步骤3)：完成状态判断，判断迭代交织是否完成，如果没有完成，则返回步骤1)，并将步骤2)的输出作为步骤1)的输入，继续执行下一轮迭代交织；如果完成，则输出交织结果。

方法二包括以下步骤：

步骤1)：将长数据块分割成若干个中等数据块，然后以元素为单位对每个中等数据块进行块内元素交织；

步骤2)：将步骤1)中经过元素交织后获得的一个新的长数据块分割成若干个短数据块，然后以块为单位对所有短数据块进行块交织；

步骤3)：完成状态判断，判断迭代交织是否完成，如果没有完成，则返回步骤1)，并将步骤2)的输出作为步骤1)的输入，继续执行下一轮迭代交织；如果完成，则输出交织结果。

针对交织深度较大，比如深度为512、1024，甚至更长深度时，只需将输入的长数据块分割为若干个短数据块和若干个中等数据块，然后按照实施例中关于深度为64的交织方法进行，具体方法参照交织深度为64的例证完成。

以下，结合具体实例来说明本发明所述的两种分层迭代交织编码方法的实现过程。

在本实例中，取长数据块的长度为L_l＝64(即一个长数据块包含64个元素)，中等数据块的长度为L_m＝16，短数据块的长度为L_s＝4，短数据块的个数为N_s＝16。本实例采用两轮分层迭代交织编码，变量D_i,j表示第i轮迭代过程中的第j层交织运算的结果。本实例采用的块交织器和元素交织器均为交织深度L＝16的强S距离交织器(S＝2)，其中，块交织器的交织参数为

π_blk＝{4,15,6,12,14,2,11,9,7,3,16,13,1,10,8,5}；

四个中等数据块(从左到右顺序排列)对应的元素交织器的交织参数分别为

本实例的输入数据块为

D_in＝{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64}.

应用方法一进行迭代交织编码：

第一轮迭代交织：

第一层交织(块交织)的结果为：

D_1,1＝{49,50,51,52,21,22,23,24,37,38,39,40,1,2,3,4,61,62,63,64,9,10,11,12,33,34,35,36,57,58,59,60,29,30,31,32,53,54,55,56,25,26,27,28,13,14,15,16,45,46,47,48,17,18,19,20,5,6,7,8,41,42,43,44}；

第二层交织(元素交织)的结果为：

D_1,2＝{21,1,38,51,40,50,4,49,52,24,3,37,22,39,23,2,35,60,9,34,62,36,61,11,58,63,33,59,64,12,57,10,54,16,29,53,56,28,15,30,27,31,55,26,14,25,13,32,44,47,41,20,48,19,42,46,43,5,17,7,18,6,45,8}.

第二轮迭代交织：

第一层交织(块交织)的结果为：

D_2,1＝{44,47,41,20,62,36,61,11,56,28,15,30,21,1,38,51,18,6,45,8,52,24,3,37,54,16,29,53,43,5,17,7,64,12,57,10,48,19,42,46,58,63,33,59,22,39,23,2,14,25,13,32,35,60,9,34,40,50,4,49,27,31,55,26}；

第二层交织(元素交织)的结果为：

D_2,2＝{62,21,28,41,30,47,51,44,20,11,38,56,36,15,61,1,29,7,52,16,6,53,18,3,5,45,54,17,8,37,43,24,19,2,64,48,46,59,23,12,33,57,42,63,39,58,22,10,26,13,27,34,32,9,31,25,55,40,35,4,60,50,14,49}.

D_2,2就是对输入数据进行两轮分层迭代交织编码的结果。统计表明，在D_2,2中，88.14％的元素对都满足强S距离特性的要求。

应用方法二进行迭代交织编码：

第一轮迭代交织：

第一层交织的结果为：

D_1,1＝{5,13,10,3,12,2,16,1,4,8,15,9,6,11,7,14,27,32,21,26,18,28,17,23,30,19,25,31,20,24,29,22,38,48,33,37,40,44,47,34,43,35,39,42,46,41,45,36,64,51,61,56,52,55,62,50,63,57,53,59,54,58,49,60}；

第二层交织(元素交织)的结果为：

D_1,2＝{64,51,61,56,18,28,17,23,40,44,47,34,5,13,10,3,54,58,49,60,4,8,15,9,38,48,33,37,63,57,53,59,20,24,29,22,52,55,62,50,30,19,25,31,6,11,7,14,46,41,45,36,27,32,21,26,12,2,16,1,43,35,39,42}.

第二轮迭代交织：

第一层交织(块交织)的结果为：

D_2,1＝{18,5,44,61,34,51,3,64,56,23,10,40,28,47,17,13,33,59,4,48,58,37,54,15,57,49,38,53,60,9,63,8,55,14,20,52,50,31,7,24,25,29,62,19,11,30,6,22,42,45,43,26,36,21,35,41,39,12,27,16,32,2,46,1}；

第二层交织(元素交织)的结果为：

D_2,2＝{42,45,43,26,58,37,54,15,50,31,7,24,18,5,44,61,32,2,46,1,56,23,10,40,55,14,20,52,39,12,27,16,60,9,63,8,36,21,35,41,57,49,38,53,28,47,17,13,11,30,6,22,33,59,4,48,34,51,3,64,25,29,62,19}.

D_2,2就是对输入数据进行两轮分层迭代交织编码的结果。统计表明，在D_2,2中，89.15％的元素对都满足强S距离特性的要求。

针对交织深度较大，比如深度为512、1024，甚至更长深度时，只需将输入的长数据块分割为若干个短数据块和若干个中等数据块，然后按照实施例中关于深度为64的交织方法进行，具体方法参照交织深度为64的例证完成。

以上所述仅为本发明专利的优选实施例，并不用于限制本发明专利，显然，本领域的技术人员可以对本发明专利进行各种改动和变型而不脱离本发明专利的精神和范围。这样，倘若本发明专利的这些修改和变型属于本发明专利权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明专利也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种分层迭代交织编码方法，其特征在于，

将输入的长数据块分割为若干个短数据块和若干个中等数据块；

分两个层次对分割后获得的短数据块和中等数据块进行交织，在每个中等数据块内部以元素为单位进行交织，对所有的短数据块以块为单位进行交织；

对两个层次的交织运算按级联方式迭代执行若干次，并输出交织结果。

2.根据权利要求1所述的分层迭代交织编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将输入的长数据块分割成若干个短数据块，然后以块为单位对所有短数据块进行块交织；

步骤2)：将步骤1)中经过块交织后获得的一个新的长数据块分割成若干个中等数据块，然后以元素为单位对每个中等数据块进行块内元素交织；

步骤3)：完成状态判断，判断迭代交织是否完成，如果没有完成，则返回步骤1)，并将步骤2)的输出作为步骤1)的输入，继续执行下一轮迭代交织；如果完成，则输出交织结果。

3.根据权利要求1所述的分层迭代交织编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将长数据块分割成若干个中等数据块，然后以元素为单位对每个中

等数据块进行块内元素交织；

步骤2)：将步骤1)中经过元素交织后获得的一个新的长数据块分割成若干个短数据块，然后以块为单位对所有短数据块进行块交织；

步骤3)：完成状态判断，判断迭代交织是否完成，如果没有完成，则返回步骤1)，并将步骤2)的输出作为步骤1)的输入，继续执行下一轮迭代交织；如果完成，则输出交织结果。