CN1129887A

CN1129887A - 用于对数字数据去交错的系统和方法

Info

Publication number: CN1129887A
Application number: CN95119997A
Authority: CN
Inventors: 安德蔡耶F·帕蒂卡
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1996-08-28
Also published as: EP0715416A3; PL311513A1; EP0715416A2; KR960028641A; JP3241984B2; US5566183A; JPH08237147A

Abstract

一个去交错器，它用于对交错的数字数据序列(数据分组)的单元重新排序以便得到原始的数字数据序列。交错的数字数据序列由原始的数字数据序列的交错单元预先产生，使得顺序位于原始数字数据序列位置的数字数据单元现在处于由交错的数字数据单元所分离的位置上。去交错器包含一个数据缓冲器；一个解码器，以及一个扭转器。

Description

用于对数字数据去交错的系统和方法

本发明一般地涉及蜂窝通信系统，而且更详细地涉及用于蜂窝通信系统中的解交错电路。

北美标准IS95是一个蜂窝电话通信标准。标准IS95规定了码分多址(CDMA)的应用，它是这样一种调制形式，其中数字信息以一个扩展带宽的形式(即扩展频谱)编码和交错。

在一个蜂窝通信环境中，信号强度随着移动台的位置和移动而改变。信号强度的这种变化引起很高的误码率，它能极为有害地影响通信的质量。标准IS95提供一种以卷积的编码/解码和交错/去交错为基础的误差校正方案来使这种信号干扰和误差减至最小。

在一个蜂窝通信系统中，一个基地台发送一连串的数据分组到一个移动台(即一个蜂窝电话)如下所述。基地台从一个数据源，例如一个电话网，接收一个数字数据分组(例如一个数字化的声频数据序列)。基地台对数据分组编码和交错。

交错过程导致数据分组中的数据单元重新排序。例如，假设在一个5单元数据分组中的数据单元原始的排序如下，D₁，D₂，D₃，D₄，D₅交错后，数据分组中的数据单元可被重新排序如下：D₂，D₄，D₁，D₅D₃(注意：这个特殊的重新排序的序列仅是用于说明的目的)。

基地台发送(即广播)编码的和交错的数据分组到移动台。移动台去交错和解码数字数据从而得到原始的数据分组。

去交错过程导致交错的数据分组中的数据单元重新排序，使得这些数据单元按照它们在原始数据分组中的顺序那样来排序。在上例中，交错的数据分组中的数据单元被排序如下：D₂，D₄，D₁，D₅，D₃。去交错后，在去交错数据分组中的数据单元被重新排序如下：D₁，D₂，D₃，D₄，D₅。

然后，以熟知的方式处理去交错的和解码的数据分组，例如，可将数据分组变换成移动台的声音分量。

交错过程(和卷积编码一起)用于降低突发误码率。相对于发生在一段长的时间内的误差来说，一个突发误差是发生在一段很短的时间内的一组误差。相对于发生在整个数据流的随机误差，突发误差是影响发送数据分组中顺序位的误差。

交错过程扩展了(在时间上)任何可能的突发误差的影响。特别是由基地台向移动台发送的交错的数据分组可能受到突发误差的影响。然而，经过移动台去交错之后，这些误差在时间上被扩展，通过降低突发误码率，利用卷积码的纠错能力将被增强。

图3是一个常规的移动台360的方框图。天线314接收由基地台发送的数据分组，并将这个数据分组存储在输入缓冲器310中，它组成了去交错器354的部分，一个去交错器模块320存取输入缓冲器310并且按照与交错序列(即在基地台的交错过程期间数据单元被排列的顺序)相反的去交错序列来恢复数据分组的数据单元。这些数据单元以它们从输入缓冲器310中恢复的顺序存储在输出缓冲器330内。一个卷积解码器356恢复来自输出缓冲器330的去交错的数据单元，然后解码这些数据单元以便得到原始的数据分组，然后，将已解码的数据分组变换成声音分量358(举例)以便处理。

现在将更详细地研究交错过程和去交错过程，参考上例，那里数据分组的数据单元原始的排序如下：D₁，D₂，D₃，D₄，D₅，而交错后的数据分组(即在基地台中交错之后)中的数据单元被重新排序如下：D₂，D₄，D₁，D₅，D₃。因此，交错序列规定：原始数据分组的位置1中的数据单元被存储在交错的数据分组的位置3中。原始数据分组的位置2中的数据单元被存储在交错的数据分组的位置1中。完整的交错序列示于表1：

原始位置交错位置

1 2

2 4

3 1

4 5

5 3

表1：交错序列

在这个例子里，去交错序列规定：交错的数据分组的位置2中的数据单元被存储在去交错的数据分组的位置1中(即输出缓冲器330的存储器位置1)。交错的数据分组的位置4中的数据单元被存储在去交错的数据单元的位置2中(即输出缓冲器330的存储器位置2)。完整的去交错序列示于表2：

交错位置去交错位置

2 1

4 2

1 3

5 4

3 5

表2：去交错序列

通常，去交错模块320使用复杂的计算技术对存储在输入缓冲器310中的数据分组进行去交错。这些复杂的计算技术包含一个可以用一个特殊电路或软件实现的数学公式。这个电路面积很大并且消耗大量电流。因而，使用复杂计算技术的去交错给系统资源增加了负担，而在移动电台中资源是特别有限的。

另一方面，去交错模块320通常使用查表法对存储在输入缓冲器310中的数据分组去交错，如以上表2所示。查表法用特殊的电路来实现。这种电路通常面积很大。因而，使用查表法的去交错也给系统资源增加了负担。

本发明克服了上述缺点。本发明涉及用于对数字数据去交错的系统和方法。本发明不采用要求大电路面积和/或高电流消耗的复杂计算技术或查表法来完成这个去交错功能。该系统提供一种去交错器，它对交错的数字数据序列的单元重新排序来得到原始的数字数据序列。该去交错器包含一个数据缓冲器用来存储交错的数字数据序列；一个解码器用来产生交错的数字数据序列的所要求的数据单元的第一地址，第一地址对应于原始数字数据序列中所要求的数据单元的一个位置；一个地址扭转器用来把第一地址变换为第二地址，第二地址对应于交错的数字数据序列中所要求的数据单元的位置；以及根据第二地址存取数据缓冲器的装置，它用来恢复原始数字数据序列的所要求的数据单元。这种对数字数据去交错的方法是简单易于实现的，并且要求极小的电路面积和电流消耗。

和本发明各种实施例的结构和工作一样，本发明的更多的特点和优点将参考附图在下面更详细地说明。在图中，同样的参考号指示相同的或功能相似的单元。

本发明将参考附图描述，其中：

图1是一个蜂窝通信系统的方框图；

图2是一个基地台和一个移动台的方框图；

图3是一个具有传统去交错器的移动台的方框图；

图4是依照本发明的一个优选实施例构成的一个去交错器的方框图；

图5表示根据IS95的去交错序列；以及

图6表示依照本发明的一个优选实施例构成的一个地址扭转器。

图1是一个蜂窝通信系统102的方框图，它包括一个电话网140，一个交换局130，多个单元150，多个基地台(单元位置)110，以及多个移动台(无线电话，如蜂窝电话)360。电话网140发送数字数据分组(数字化的声频数据流)到交换局130，然后交换局130将数字数据分组发送到基地台110。最后，由基地台110将数字数据分组发送(广播)到移动台360。

由移动台360到电话网140的通信是以类似但相反的方式进行。因此，基地台110的编码器，解码器，交错器和去交错器以及移动台360完成相似的功能。然而，由于基地台和移动台之间的要求，功能度以及限制不同，所以各自的电路都是不同的，例如，这些限制包括移动台360的大小和功率要求。本发明是关于用新的去交错器和去交错方法来使移动台360中的IC(集成芯片)面积和功率消耗减至最小。

参考图2，基地台110包括一个卷积编码器304和一个交错器308。移动台360包括一个去交错器354，一个卷积解码器356和声频部件358。基地台和移动台相互间通信如下。基地台110经过交交换局130接收来自电话网140的数据分组302。根据标准IS95在卷积编码器304中以熟知的方式对数据分组302进行编码来保证误差校正。编码的数据分组306在交错器308中进行交错，这是通过对编码的数据分组306的数据单元重新排序来完成的。交错过程(和卷积编码一起)来降低突发误码率。然后，基地台110经过发射机312向移动台360广播已交错的数据分组的数据单元309。

移动台360经接收机314接收到已交错的数据单元309。由去交错器354(下面将讨论这种去交错)对交错的数据单元309进行去交错。然后去交错的数据单元315被送到卷积解码器356进行解码。卷积解码器356对去交错的数据单元315解码来得到原始的数据分组302。然后，声频部件358以熟知的方式对数据分组302进行处理。

图4是移动台360的一个方框图，它包括一个依照本发明优选实施例的去交错器。注意所示的卷积解码器356是作为去交错器410的部分，但它也可能完全不同于去交错器410。图4中，来自基地台110的交错的数据分组数据单元由接收机314接收。交错的数据单元309存储在去交错器410的输入缓冲器310内。交错的数据单元309停留在输入缓冲器310内直到被卷积解码器356恢复为止。卷积解码器356通过产生寻址这些数据的地址340来检索来自输入缓冲器310的数据。然而，在本发明中，卷积解码器356并不知道由基地台110中交错器所完成的交错工作，结果，卷积解码器356并不知道数据单元是以一个交错的序列被存储在输入缓冲器310内。因而，解码器356所产生的地址340对应于数据单元309被基地台110的交错器交错之前的位置。例如，解码器产生的地址340如下：1，2，3，4等等。

本发明提供一个地址扭转器420，当交错的数据单元存储在输入缓冲器310内时，扭转器420将解码器356所产生的地址340变换为交错的数据单元309的实际地址430。这就简化了去交错器的设计和工作。例如，假设数据分组中数据单元的原始顺序如下：D₁，D₂，D₃，D₄，D₅。还假设基地台110内的交错器根据示于表1的交错序列对这些数据单元进行交错。根据本发明，地址扭转器420依照表2所示变换解码器356所产生的地址340。因此，如果解码器356发送地址“1”到扭转器420，则扭转器420将这个地址变换为“2”。同样地，如果解码器356发送地址“2”“3”“4”和“5”到扭转器420，则扭转器420将这些地址分别变换为“4”“1”“5”和“3”。

表1所示的序列仅是用来作为例子。基地台110内的交错器308和移动台360内的去交错器410最好是按照IS95规定的交错和去交错序列工作。

图5中的表501和502示出了依据IS95的去交错序列。在表501和502中，数据单元的位置示出是从1到384。然而，数据单元的实际位置通常是0-383。所以，根据图5为了得到数据单元在输入缓冲器310中的正确位置，必须从表501和502中所示的值中减去1。例如，根据表501和502，去交错序列规定，交错的数据分组的位置“1”，如参考号510指出的“2”(2－1＝1，参看表502)，存储在去交错的数据分组的位置“192”中(即输入缓冲器310的存储位置“192”)，如参考号520指出的“193”所示(193－1＝192参看表501)表示。交错的数据分组的位置“2”中的数据单元，如参考号530指出的“3”(3－1＝2)所示，存储在去交错的数据分组的位置“96”中(即输入缓冲器310的存储器位置“96”)，如参考号540指出的“97”(97－1＝96)所示。完整的去交错序列示于图5。

现在将描述地址扭转器420变换地址340的方式以便依据IS95来去交错，扭转器420的优先实现是以发明者所作的以下陈述为基础：如果解码器356产生的每个地址340用一个9位二进制值b₈—b₀(b₀是最低有效位)来表示，则为了对存储在输入缓冲器310内的这个数据单元产生校正地址，就必须给b₈到b₀位指派不同的加权值(即非二进制加权值)如表3所示。表3所示的加权对于IS95是特有的，应该理解本发明可用于按照另外的交错/去交错标准和/或定义来工作。这些其它的标准/定义的加权值对根据这里讨论的对有关技术的技术人员是显而易见的。

二进制地址扭转器

位加权加权分解

b₀ 1 192 128＋64

b₁ 2 96 64＋32

b₂ 4 48 32＋16

b₃ 8 24 16＋8

b₄ 16 12 8＋4

b₅ 32 6 4＋2

b₆ 64 1 1

b₇ 128 2 2

b₈ 256 4 4

表3：地址扭转器分解

例如，如果需要数据单元“3”(相对于原始的未交错的数据分组中数据单元的位置)，解码器356将产生地址“3”(b₀＝1，b₁＝1，b₂—b₈＝0)。地址扭转器420指定一个权“192”给位b₀以代替“1”，并指定一个权“96”给位b₁以代替“2”。因此，就产生了一个新地址：192＋96＝“288”。这是根据IS95数据单元“3”存储在输入缓冲器310内的真正位置。这也可用图5的去交错序列来验证，那里地址“3”用参考号550所指出的“4”(4－1＝3)来表示，并且新地址“288”用参考号560所指的“289”(288＋1＝289)来表示。

地址扭转器420的实现也是基于发明者的所要求的加权可被分解的陈述，如表3中“分解”一栏中所示，下面还要进一步说明。

图6说明本发明一个优选实施例的地址扭转器420。扭转器420包含一个熟知的8位二进制加法器600(它用来相加两个8位二进制数)和一个电路650用来相加一个额外的加权值“4”。通过对地址340(有位b₀—b₈)指定不同的加权，扭转器420产生地址430来恢复所希望的来自输入缓冲器310的去交错的数据单元315。

8位二进制加法器600提供16个输入610和9个输入611。16个输入610对应于2个加权的输入，各有1，2，4，8，16，32，64和128端。9个输出611传送扭转器420产生的地址430，以便恢复来自输入缓冲器310的去交错的数据单元315。来自卷积解码器356的地址线b₈—b₀340被分配到二进制加法器600的输入，如图6所示。例如，地址线b₀被分配到加权输入128和加权输入64。因此，如果需要根据单元“1”，解码器356将产生地址“1”(b₀＝1并且其它是0)。由于b₀被分配到加权输入128和64的每一个，所以扭转器420将产生一个地址128＋64＝“192”，这是所希望的去交错的数据单元的位置，它对应于解码器356的地址“1”(参看图5中510和520项，记住需要从510和520项减去1)。

可是根据表3的“分解”，需要一个额外的加权“4”来适应扭转器420的所有加权值。特别是地址线b₄，b₅，b₈，每个都要求一个加权输入4。由于二进制加法器600仅提供2个加权输入4，故设置电路650来实现第三个加权输入4，电路650提供一个额外的加权4的方法将在下面说明。

现在将更详细地说明将二进制加法器600的加权输入610分配到地址340的位。第一加权1分配到地址线b₆而第二加权1接地。第一加权2分配到地址线b₇而第二加权2和第一加权4一起通过电路650被分配到地址线b₅。第二加权4和第一加权8一起被分配到地址线b₄。第三加权4通过电路650被分配到地址线b₈。第二加权8和第一加权16通过电路650被分配到地址线b₃。第二加权16和第一加权32一起被分配到地址线b₂。第二加权32和第一加权64一起通过650被分配到地址线b₁。第二加权64和第一加权128一起被分配到地址线b₀。最后，第二加权128通过电路650被分配到地址线b₁，b₃，b₈和b₅。

电路650包括5个与门(661，662，663，664，665)和5个异门(671，672，673，674，和675)，如图6所示连接来产生额外的加权“4”。对于数字逻辑设计方面的技术人员来说，很显然，电路650包含5个级联的一位加法器(与门661，662，663，664，和665)而每级进位馈给下一级(除了最后进位外)并且总位数馈给到8位二进制加法器600，最后进位馈给到8位二进制加法器的加权输入128，用参考号624表示。同样很明显，通过电路650，b₁作用在加权输入64和32上(分别用参考号622和620表示)，b₃作用在加权输入16和8上(分别用618和616表示)，b₈作用在加权输入4上(用参考号614表示)，以及b₅作用在加权输入4和2上(分别用614和612表示)。例如，如果需要数据单元“32”，解码器356将产生地址“32”(b₅＝1，而所有其它(b₀—b₄，b₆—b₈为0)。地址扭转器420取带有加权“2”(输入612)的位b₅。根据电路650，由于b₅＝1和b₈＝0，这两个地址位是在门671内进行异运算来产生一个额外的加权输出“4”(输入614)。这个加权输出“4”与加权输出“2”相加，因而产生一个新的地址：4＋2＝“6”。这个位置就是对应于存储在输入缓冲器310内地址“32”的数据单元的位置。这可以用图5的去交错序列来验证。那里地址“32”用参考号570指出的“33”(33－1＝32)表示，并且新地址“6”用参考号580指出的“7”(7－1＝6)表示。注意电路650以这种方式连接，即由于b₁和b₃在上例皆为0，使得对于新地址，他们不产生任何额外的加权输出。

在另一个例子里，如果需要数据单元“266”，解码器356将产生地址“266”(b₁，b₃和b₈＝1，而b₀，b₂，b₄，b₅b₆和b₇＝0)。由于b₅＝0，它不产生任何额外的加权输入给新地址。其次，b₅(“0”)和b₈(“1”)在异门671内进行异运算来产生一个加权输出“4”(输入614)，b₅和b₈在661进行与运算来给出一个“0”输出，这个输出和b₃(“1”)在门672进行异运算来产生一个加权输出“8”(输入616)。与门661(“0”)的输出和b₃(“1”)在门662再进行与运算给出一个“0”0输出，这个输出和b₃在门673进行异运算来产生一个加权输出“16”(输入618)。与门662(“0”)的输出和b₃(“1”)在门663进行与运算，产生一个“0”输出，这个输出在门674和b₁(“1”)进行异运算，来产生一个加权输出“32”(输入620)。其次，与门663(“0”)的输出和b₁(“1”)在门664进行与运算给出一个“0”的输出，这个输出和b₁(“1”)进行异运算来产生一个加权输出“64”(输入622)。最后，与门664(“0”)的输出和b₁(“1”)在门665进行与运算给出一个“0”输出。因此，将所有加权的输出相加就产生一个新地址：4＋8＋16＋32＋64＝“124”。这个位置就是对应于存储在输入缓冲器310内地址“266”的数据单元的位置。这可用图5的去交错序列来验证，那里地址“266”用参考号590所指出的“267”(267－1＝266)来表示，而新地址“124”用参考号595所指出的“125”(125－1＝124)来表示。所以，二进制加法器600和电路650是用来实现地址扭转器420，这是以示于表3的“分解”中所要求的加权为基础的。

虽然上面已经说明了本发明的各种实施例。应当理解，提出他们仅是作为例子而不是限制，所以本发明的宽度和范围不应被任何上述的典型实施例所局限。而只限定在与以下的权利要求书及其相当的一致范围内。

Claims

1.一个用于对交错的数字数据序列的单元重新排序的去交错器，它用于工作在移动通信系统的一个移动台中，上述的交错的数字数据序列已经由原始的数字数据序列的交错单元在预先产生，这就使得顺序位于上述原始数字数据序列位置的数字数据单元现在处于由上述交错数字数据序列中的一个或多个交错数字数据单元所分离的位置上，上述去交错器包括：

一个数据缓冲器，用以存储交错的数字数据序列；

一个解码器，用来产生上述交错的数字数据序列所希望的数据单元的一个第一地址，上述第一地址对应于上述原始的数字数据序列中上述所希望的数据单元的一个位置；

一个地址扭转器，用来将上述第一地址变换为一个第二地址，它对应于上述交错的数字数据序列中上述所希望的数据单元的一个位置；以及

根据上述第二地址来存取上述数据缓冲器的装置，用来恢复上述希望的数据单元。

2.权利要求1的去交错器，其中上述地址扭转器指定非二进制加权值给上述第一地址的位来取得上述第二地址。

3.权利要求2的去交错器，其中上述地址扭转器还包含：

对上述第一地址的位地址的位置0指定一个加权值192的装置；

对上述第一地址的位地址的位置1指定一个加权为96的装置；

对上述第一地址的位地址的位置2指定一个加权为48的装置；

对上述第一地址的位地址的位置3指定一个加权为24的装置；

对上述第一地址的位地址的位置4指定一个加权为12的装置；

对上述第一地址的位地址的位置5指定一个加权为6的装置；

对上述第一地址的位地址的位置6指定一个加权为1的装置；

对上述第一地址的位地址的位置7指定一个加权为2的装置；以及

对上述第一地址的位地址的位置8指定一个加权为4的装置。

4.用于对交错的数字数据序列的单元重新排序的方法，它应用于工作在移动通信系统的移动台中，上述交错的数字数据序列已经由一个原始的数字数据序列的交错单元在预先产生，这使得顺序位于上述原始数字数据序列的位置的数字数据单元现在处于由上述交错的数字数据序列中的一个或多个交错数字数据单元所分离的位置上，上述方法包含以下步骤：

(1)提供一个数据存储装置，用于存储交错的数字数据序列；

(2)产生上述交错的数字数据序列所希望的数据单元的一个第一地址，上述第一地址对应于上述原始数字数据序列中上述所希望的数据单元的一个位置；

(3)将上述第一地址变换为第二地址，它对应于上述交错数字数据序列中所希望的数据单元的一个位置；以及

(4)依照上述第二地址存取上述数据存储装置来恢复上述所希望的数据单元。

5.根据权利要求4的方法，其中将上述第一地址变换为上述第二地址的步骤是通过指定非二进加制权值给上述第一地址的位来取得上述第二地址。

6.根据权利要求5的方法，其中将上述第一地址变换为上述第二地址的步骤还包括以下步骤：

(5)对上述第一地址的位地址的位置0指定加权为192；

(6)对上述第一地址的位地址的位置1指定加权为96；

(7)对上述第一地址的位地址的位置2指定加权为48；

(8)对上述第一地址的位地址的位置3指定加权为24；

(9)对上述第一地址的位地址的位置4指定加权为1 2；

(10)对上述第一地址的位地址的位置5指定加权为6；

(11)对上述第一地址的位地址的位置6指定加权为1；

(12)对上述第一地址的位地址的位置7指定加权为2；以及

(13)对上述第一地址的位地址的位置8指定加权为4。

7.根据权利要求4的方法，其中上述变换步骤的不同的加权方案被用于去交错不同的交错方案。

8.对交错的数字数据序列的单元重新排序的装置，它用于工作在移动通信系统的移动台中，上述的交错的数字数据序列已经由原始数字数据序列的交错单元预先产生，这使得顺序位于原始数字数据序列的位置中的数字数据单元现在处于上述交错数字数据序列中的一个或多个交错数字数据单元所分离的位置上，上述装置包含：

(a)一个数据缓冲器用于存储交错的数字数据序列；

(b)许多数据线，用于恢复上述交错的数字数据序列所希望的数据单元，每条数据线连接上述数据缓冲器；

(c)一个解码器，用于产生上述交错的数字数据序列的上述所希望的数据单元的一个第一地址，上述第一地址对应于上述原始的数字数据序列中上述所希望的数据单元的一个位置，上述解码器连接到上述许多数据线上；

(d)多个第一地址线，用于取出上述原始数字数据序列中上述所希望的数据单元，每条地址线连接到上述解码器；

(e)一个地址扭转器，用于将上述第一地址变换为一个第二地址，它对应于上述交错的数字数据序列中上述所希望的数据单元的一个位置，上述地址扭转器连接许多个上述第一地址线；以及

(f)多个第二地址线，用于根据上述第二地址取出上述数据缓冲器中上述所希望的数据单元，每条地址线连接到上述扭转器知上述数据缓冲器。