CN111181576A - 一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，原有的turbo编码普遍是两个编码器、一个删余矩阵和一个交织器完成turbo码编码，本发明去除了一个编码器，并在此基础上增加了一个CRC校验，与turbo码译码装置先进行通信环境状况的优良判断，完成握手生成一个反馈信号给编码装置，并且编码前与编码后分别插入一个FIFO跨时钟域，实现数据的巨量输入、输出，本发明适用于对时效性要求较高的通信领域中，解决了turbo码的编码结构无法适用视频通信，对时效性要求较高通信的问题。

Description

一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置

技术领域

本发明涉及一种信道传输、信源信宿反馈、通信环境的判断装置，具体涉及一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置。

背景技术

基于turbo码的编码结构，本发明删除了一个编码器，传统的turbo编码在防止误码的方面，其性能得到了业界极高度的赞同，但是复杂的交织和高度迭代结构降低了它的实用性，复杂的计算和令人头疼的时延，让它根本无法适用于视频通信这类对时效性要求较高的通信业务中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有turbo码的编码结构在防止误码方面，有复杂的计算和较长的时延，目的在于提供一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，解决了turbo码的编码结构无法适用视频通信，这类对时效性要求较高通信的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，其特征在于，包括原始信息添加不定数量帧数1和0交替的数据，由FIFO1模块传入去除了一个编码器的turbo编码装置，经过交织编码之后加入CRC校验编码，经过FIFO2模块传入信道，由译码装置中进行CRC校验，校验结果正确时反馈一帧全1数据比特给FIFO1模块，校验结果错误时反馈一帧全0数据比特给FIFO1模块，当FIFO1模块接收到反馈信息之后，对反馈信息进行判断，若1的比特数大于0的比特数，FIFO1模块开始传输需要传输的信息，若0的比特数大于1的比特数，FIFO1模块继续传输0和1交替的数据流，另一边，译码器在完成CRC校验之后，若结果正确，扔掉一定帧数的数据并开始对其后的数据进行turbo译码，若结果错误，扔掉一帧数据，并继续对下一帧数据进行CRC校验。

本发明的工作原理为：根据传统的turbo编码结构，给出了一个相对简单的编码结构，于传统的结构下删除一个编码器，简略了迭代结构，便于turbo译码，同时在此基础上，添加了一个信源信宿握手反馈机制，对通信系统所处的通信环境进行判断，降低了信息丢失损坏误码。

本发明分为三个模块，FIFO1模块，编码模块和反馈信息生成模块，FIFO1模块作为发明的先行模块，先行发送由1和0交替组成的比特信息a，比特信息a进入turbo编码模块，分为两路，一路不做任何处理直接放入FIFO模块的信息b的奇数位；另一路先经过交织器做交织处理，然后依次进入编码器RSC进行编码，其后放入FIFO模块的信息b的偶数位；FIFO模块的信息b的空间是比特信息a的两倍，它的奇数位和偶数位分别放置比特信息a和交织编码后的信息。信息b根据一个六级二进制生成多项式进行CRC校验，信息b左移六位，并且低六位全部补零，此时信息b+000000作为被除数，六级生成多项式产生的七位二进制数作为除数，进行模二除，进而产生一个六位的余数去替换掉被除数低六位的全0比特作为信息b的帧头，产生一个形如信息b+六位余数的信息c；信息c通过FIFO2模块调整码率后被送入信道。信息c通过信道到达信宿后，首先进入反馈信息生成模块。反馈信息生成模块将接收到信息作为被除数，编码模块中的七位二进制数作为除数，进行模二除。若结果没有余数，该模块丢掉一定数目的帧数的数据，以确保将要进行译码的数据为实际需要的信息，此处丢掉帧数的数目取决于实际被需要的信息帧与此刻校验帧中间相隔的帧数。

同时该模块将信息c全部置1反馈给信源中的FIFO1模块。若结果有余数，该模块将信息c全部置0反馈给信源中的FIFO1模块。FIFO1模块接收到反馈信息生成模块反馈的数据，将该数据中0的数目作为被除数，1的数目作为除数，产生的大于0小于或等于1的比值作为通信环境判断因子t。通信环境判断因子t反映了通信系统当前所处通信环境状况的优劣，在FIFO1模块的环境判断模块中设置了一个阈值，若通信环境判断因子t大于阈值，FIFO1模块开始发送实际需要发送的数据，若通信环境判断因子t大于阈值，FIFO1模块继续发送有1和0交替组成的比特信息a。环境判断模块中的阈值必须大于0.5并且小于或等于1，值得说明的是，比特信息a的比特数应该尽可能大，不然在通信环境极度恶劣的情况下，通信环境判断因子t在随即概率下会无限接近于0.5，也就是说，在这种情况下，就算反馈信息生成模块已经反馈了一个可以发送实际信息的信号，信宿真正译码的数据还会是由1和0交替组成的比特信息a。当传输完一帧的实际信息之后，FIFO1模块会继续发送由1和0交替组成的比特信息a，如此反复，以确保每一帧的数据传输的完整性。

进一步地，去除一个编码器，只保留一个交织器和一个编码器；数据分为两路进入，一路为未进行任何处理的原始信息一路，一路为经过交织和编码器的校验信息路，两路通过复接器合并为一路，其中原始信息在奇数比特位，校验信息在偶数比特位。

进一步地，turbo编码完成后加入CRC校验；根据一个六级多项式对数据流进行CRC校验，得到的CRC六位校验余数作为数据流的帧头，通过FIFO模块传入信道进行通信。

进一步地，译码模块先对数据进行CRC校验：当信宿收到信号之后，先对数据的前六位进行CRC校验，若校验信息错误，信宿不接受此帧数据，并将此帧数据全部置为0回传给信源，然后对信源发送的下一帧数据继续进行CRC校验，若校验信息正确，信宿丢掉一定帧数的数据，以确保接下来进行turbo译码的数据不是FIFO1模块添加的1和0交替的冗余信息，然后继续丢掉将要译码信息的前六位CRC校验余数，开始turbo译码。

进一步地，开始进行turbo编码之前，先加入1和0交替的冗余信息；为了保护数据不丢失或者减少数据的损失，添加1和0交替的冗余信息，并根据信宿反馈的信号判断接收到数据流中1和0的比例，进而判断是否开始传输真正有用的数据帧。

进一步地，信源和信宿之间存在一个握手反馈机制；若信源接收到1的比特数大于0的比特数据流时，证明此刻的通信环境良好，在此时的通信环境下，数据的通信不容易受到影响，根据判断因子决定是否传输有用信息。

进一步地，判断因子的使用；信源接收到的数据里的1的比特数与0的比特数的比值可以作为一个判断因子，我们可以根据不同的通信系统的性能要求来设置这个判断因子，若对通信环境的要求较高，我们可以相应的提高这个判断因子的值，但这个判断因子必须小于或等于1，同时为了保证通信尽可能稳定，这个判断因子必须大于0.5。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，降低了现有turbo码的编码复杂的交织和高度迭代结构，增加了turbo码的编码结构实用性；

2、本发明一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，降低了现有turbo码的编码复杂的计算和较长的时延，让turbo码的编码结构适用于视频通信，对时效性要求较高的通信业务中；

3、本发明一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，现有turbo码的编码结构下删除一个编码器，简略了迭代结构，便于turbo译码，同时在此基础上，添加一个信源信宿握手反馈机制，对通信系统所处的通信环境进行判断，降低了信息丢失损坏误码。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明存在反馈校验机制的turbo码编码装置示意图；

图2为本发明FIFO1模块示意图；

图3为本发明编码模块示意图；

图4为本发明反馈信息生成模块示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本发明一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，本发明的具体实现方式为：分为三个模块，FIFO1模块，编码模块和反馈信息生成模块，FIFO1模块作为发明的先行模块，先行发送由1和0交替组成的比特信息a。比特信息a进入turbo编码模块，分为两路，一路不做任何处理直接放入FIFO模块的信息b的奇数位；另一路先经过交织器做交织处理，然后依次进入编码器RSC进行编码，其后放入FIFO模块的信息b的偶数位；FIFO模块的信息b的空间是比特信息a的两倍，它的奇数位和偶数位分别放置比特信息a和交织编码后的信息。信息b根据一个六级二进制生成多项式进行CRC校验，信息b左移六位，并且低六位全部补零，此时信息b+000000作为被除数，六级生成多项式产生的七位二进制数作为除数，进行模二除，进而产生一个六位的余数去替换掉被除数低六位的全0比特作为信息b的帧头，产生一个形如信息b+六位余数的信息c；信息c通过FIFO2模块调整码率后被送入信道。信息c通过信道到达信宿后，首先进入反馈信息生成模块。反馈信息生成模块将接收到信息作为被除数，编码模块中的七位二进制数作为除数，进行模二除。若结果没有余数，该模块丢掉一定数目的帧数的数据，以确保将要进行译码的数据为实际需要的信息，此处丢掉帧数的数目取决于实际被需要的信息帧与此刻校验帧中间相隔的帧数。

同时该模块将信息c全部置1反馈给信源中的FIFO1模块。若结果有余数，该模块将信息c全部置0反馈给信源中的FIFO1模块。FIFO1模块接收到反馈信息生成模块反馈的数据，将该数据中0的数目作为被除数，1的数目作为除数，产生的大于0小于或等于1的比值作为通信环境判断因子t。通信环境判断因子t反映了通信系统当前所处通信环境状况的优劣，在FIFO1模块的环境判断模块中设置了一个阈值，若通信环境判断因子t大于阈值，FIFO1模块开始发送实际需要发送的数据，若通信环境判断因子t大于阈值，FIFO1模块继续发送有1和0交替组成的比特信息a。环境判断模块中的阈值必须大于0.5并且小于或等于1，值得说明的是，比特信息a的比特数应该尽可能大，不然在通信环境极度恶劣的情况下，通信环境判断因子t在随即概率下会无限接近于0.5，也就是说，在这种情况下，就算反馈信息生成模块已经反馈了一个可以发送实际信息的信号，信宿真正译码的数据还会是由1和0交替组成的比特信息a。当传输完一帧的实际信息之后，FIFO1模块会继续发送由1和0交替组成的比特信息a，如此反复，以确保每一帧的数据传输的完整性。

实施例2

基于实施例1，如图2所示，本发明一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，本发明的具体实现方式为：FIFO1模块示意图，PCM信息比特流进入RAM，环境反馈信息生成通信环境判断因子t，阈值与判断因子t进行比较判断将PCM信息比特流或者由1和0交替组成的比特信息a送入FIFO1，准备送入编码模块进行编码。其中阈值的设定必须为0.5到1之间的数，数值越大表示要求的通信环境越好。

实施例3

基于上述实施例，如图3所示，本发明一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，本发明的具体实现方式为：编码模块接收到由FIFO1模块传送过来的信息比特，一路经过交织器和RSC编码器进行turbo编码，产生turbo校验信息；另一路不作任何处理。两路在复接器合成一路信息b，其中turbo校验信息放在信息b的偶数比特位，另一半未作处理的信息放在奇数比特位，然后这帧数据依次通过CRC校验，CRC校验的二进制生成多项式级数为六级，过高或者过低的级数会造成较大的时延或者产生后续的校验错误，经过模二除之后，生成形如信息+六位CRC余数的信息，最后经过FIFO调整好速率送入信道。

实施例4

基于上述实施例，如图4所示，本发明一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，本发明的具体实现方式为：反馈信息生成模块，该模块接收到来自信道的信息，先进行CRC校验，若校验没有余数择进行丢帧和去除CRC余数的操作，随后进行turbo译码，并且生成一帧全部由1组成的反馈信息反馈给FIFO1模块的环境判断模块，丢帧数目有编码模块的系统时间确定，前后两个FIFO的读写速率应该设置为互为正数倍的关系，否则后续译码的结果会混入无用信息或者出现有用信息丢失的情况；若CRC校验存在余数，则不进行丢帧等操作，而是只反馈给环境判断模块一帧全0的反馈信息。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，其特征在于，包括原始信息添加不定数量帧数1和0交替的数据，由FIFO1模块传入去除了一个编码器的turbo编码装置，经过交织编码之后加入CRC校验编码，经过FIFO2模块传入信道，由译码装置中进行CRC校验，校验结果正确时反馈一帧全1数据比特给FIFO1模块，校验结果错误时反馈一帧全0数据比特给FIFO1模块，当FIFO1模块接收到反馈信息之后，对反馈信息进行判断，若1的比特数大于0的比特数，FIFO1模块开始传输需要传输的信息，若0的比特数大于1的比特数，FIFO1模块继续传输0和1交替的数据流，另一边，译码器在完成CRC校验之后，若结果正确，扔掉一定帧数的数据并开始对其后的数据进行turbo译码，若结果错误，扔掉一帧数据，并继续对下一帧数据进行CRC校验。

2.根据权利要求1所述的一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，其特征在于，去除一个编码器，只保留一个交织器和一个编码器；

数据分为两路进入，一路为未进行任何处理的原始信息一路，一路为经过交织和编码器的校验信息路，两路通过复接器合并为一路，其中原始信息在奇数比特位，校验信息在偶数比特位。

3.根据权利要求1所述的一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，其特征在于，turbo编码完成后加入CRC校验；

根据一个六级多项式对数据流进行CRC校验，得到CRC六位校验余数作为数据流的帧头，通过FIFO模块传入信道进行通信。

4.根据权利要求1所述的一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，其特征在于，译码模块先对数据进行CRC校验；

当信宿收到信号之后，先对数据的前六位进行CRC校验，若校验信息错误，信宿不接受此帧数据，并将此帧数据全部置为0回传给信源，对信源发送的下一帧数据继续进行CRC校验，若校验信息正确，信宿丢掉一定帧数的数据，进行turbo译码的数据不是FIFO1模块添加的1和0交替的冗余信息，继续丢掉将要译码信息的前六位CRC校验余数，开始turbo译码。

5.根据权利要求1所述的一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，其特征在于，进行turbo编码之前，先加入1和0交替的冗余信息；

添加1和0交替的冗余信息，并根据信宿反馈的信号判断接收到数据流中1和0的比例，进而判断是否开始传输有用的数据帧。

6.根据权利要求1所述的一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，其特征在于，信源和信宿之间存在一个握手反馈机制；

若信源接收到1的比特数大于0的比特数据流时，证明此刻的通信环境良好，此时通信环境下，数据的通信不容易受到影响，根据判断因子决定是否传输有用信息。

7.根据权利要求6所述的一种存在反馈校验机制的turbo码编码装置，其特征在于，判断因子的使用；

信源接收到数据里1的比特数与0的比特数比值作为一个判断因子，根据不同通信系统的性能要求设置这个判断因子，若对通信环境的要求较高，相应提高这个判断因子的值，但这个判断因子的值必须大于0.5且判断因子小于或等于1。

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