CN114268410A - 基于循环移位的交织方法、系统、设备及计算机存储介质 - Google Patents

基于循环移位的交织方法、系统、设备及计算机存储介质 Download PDF

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CN114268410A CN202010974004.5A CN202010974004A CN114268410A CN 114268410 A CN114268410 A CN 114268410A CN 202010974004 A CN202010974004 A CN 202010974004A CN 114268410 A CN114268410 A CN 114268410A
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Abstract

本发明提供一种基于循环移位的交织方法、系统、设备及计算机存储介质，所述交织方法包括：针对M行N列的二维交织块，基于最小交织距离最大化原则确定各行/列循环移位的循环移位值，并根据各行/列循环移位值对二维交织块对各行/列进行循环移位；其中，M大于等于1，N大于等于1。本发明所述基于循环移位的交织方法、系统、设备及计算机存储介质可以在最大二维交织距离确定的情况下，不增加通信开销的同时，以简便的方法将数据尽可能均匀置乱，从而可有效提高交织性能。

Description

基于循环移位的交织方法、系统、设备及计算机存储介质
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及一种基于循环移位的交织方法、系统、设备及计算机存储介质。
背景技术
在无线通信系统中，由于信道衰落在信号传输过程中会导致频率选择性衰落和时间选择性衰落，导致传输信息在信道中发生不易修正的连续性差错，尤其是相邻信息单元之间同时出现错误的概率比较大。
因此，为了提高系统的容错率，尽可能在接收端实现无差错传输，在抵抗信道干扰的问题上采用时间交织技术。将相邻信息单元之间的连续性差错尽可能改变为独立的突发差错，成为解决通信系统稳定性以及数据准确性的重要环节。
块交织针对一定大小的处理信息单元，通过改变单元数据的分布位置，将临近的原始数据之间的距离增大，降低连续差错出现的概率。在时间交织处理过程中，考虑大小为M行N列的二维交织块，其中行数M代表的是放置的数据单元数，分散在不同的频率子载波上，列数N，取值大于等于1，表示占据不同的时间的数据单元。
对于二维交织块来说，数据之间的距离是坐标的绝对值之和，即对于给定的点A(x1,y1),B(x2,y2)，二维距离d＝||A-B||＝|x1-x2|+|y1-y2|。交织的目的是使得原本属于同一个列/行的相邻数据单元距离尽可能变大，即增加交织距离。交织距离的最小值代表交织性能的下限值，因此尽可能增大最小交织距离，即最大化最小交织距离，可以提升系统的鲁棒性。
常见的块交织方案包括：随机交织、列入行出、对角线交织等。随机交织采用特定随机置乱图案进行交织，受限于交织块的大小和存储特定的排序图案。列入行出性能受限于读取方式。对角线交织的循环移位值固定为1，相邻单元的交织距离有限。
因此，如何提供一种基于循环移位的交织方法、系统、设备及计算机可读存储介质，以解决现有技术由于信道衰落在信号传输过程中会导致频率选择性衰落和时间选择性衰落，导致传输信息在信道中出现不易修正的连续性差错，交织效果较差等缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于循环移位的交织方法、系统、设备及计算机可读存储介质，用于解决现有技术由于信道衰落在信号传输过程中会导致频率选择性衰落和时间选择性衰落，导致传输信息在信道中出现不易修正的连续性差错，交织效果较差的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种基于循环移位的交织方法，包括：针对M行N列的二维交织块，基于最小交织距离最大化原则确定各行/列循环移位的循环移位值，并根据各行/列循环移位值对二维交织块对各行/列进行循环移位；其中，M大于等于1，N大于等于1。
于本发明的一实施例中，所述基于最小交织距离最大化原则确定各行/列进行循环移位的循环移位值的步骤包括：1)以预设的循环移位初始值确定所述二维交织块的第一行/列的循环移位值；2)以预设循环移位间隔确定下一行/列的循环移位值；判断此循环移位值是否大于列数/行数，若大于列数/行数，则按照预设回选原则重新确定此循环移位值；3)基于当前行/列循环移位值，根据步骤2)确定下一行/列循环移位值，直至确定完所有行/列的循环移位值。
于本发明的一实施例中，所述以预设循环移位间隔确定下一行/列的循环移位值为：ai+1＝ai+b,i＝1,...Q；其中，ai+1表示第i+1行/列的循环移位值，ai表示第i行/列的循环移位值，a1表示预设的循环移位初始值；b表示预设循环移位间隔；Q表示二维交织块的行/列数。
于本发明的一实施例中，所述预设回选原则为：ai+1＝[(ai+b)modN*]modb；其中，ai+1表示第i+1行/列的循环移位值,ai表示第i行/列的循环移位值,且i＞1；b表示预设间隔，
Figure BDA0002685088860000021
t表示二维最小距离；N*为实现确定二维距离所需最小拉丁方阵元素个数，
Figure BDA0002685088860000022
Figure BDA0002685088860000023
表示向上取整，且N*≤min{M,N}。
于本发明的一实施例中，二维最小交织距离t为：
Figure BDA0002685088860000024
Figure BDA0002685088860000025
表示向下取整。本发明另一方面提供一种基于循环移位的交织方法，包括：循环移位模块，用于针对M行N列的二维交织块，基于最小交织距离最大化原则确定逐行/列循环移位的循环移位值，并根据各行/列循环移位值对二维交织块对各行/列进行循环移位；其中，M大于等于1，N大于等于1。
于本发明的一实施例中，所述循环移位模块用于以预设的循环移位初始值确定所述二维交织块的第一行/列的循环移位值；以预设循环移位间隔确定下一行/列的循环移位值；判断此循环移位值是否大于列数/行数，若大于列数/行数，则按照预设回选原则重新确定此循环移位值；基于当前行/列循环移位值，根据以预设循环移位间隔确定下一行/列的循环移位值；判断此循环移位值是否大于列数/行数，若大于列数/行数，则按照预设回选原则重新确定此循环移位值再确定下一行/列循环移位值，直至确定完所有行/列的循环移位值。本发明又一方面提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述基于循环移位的交织方法。
本发明最后一方面提供一种基于循环移位的交织设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述交织设备执行所述基于循环移位的交织方法。
如上所述，本发明所述基于循环移位的交织方法、系统、设备及计算机可读存储介质，具有以下有益效果：
本发明所述基于循环移位的交织方法、系统、设备及计算机可读存储介质在最大二维距离确定的情况下，不增加通信开销的同时，以简便的方法将数据尽可能均匀置乱，从而可有效提高交织性能。
附图说明
图1A显示为本发明的块交织方法于一实施例中的流程示意图。
图1B显示为本发明的块交织方法中S12的流程示意图。
图2显示为本发明的行循环移位交织实例示意图。
图3显示为本发明的块交织系统于一实施例中的原理结构示意图。
元件标号说明
2 基于循环移位的交织系统
21 读取模块
22 循环移位模块
S11～S13 步骤
S121～S125 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种基于循环移位的交织方法，其特征在于，包括：
针对M行N列的二维交织块，按照最小交织距离最大化原则确定逐行/列进行循环移位的循环移位值，以使原本属于同一列/行的数据在交织前后的二维最小距离最大化，；其中，M大于等于1，N大于等于1。
以下将结合图示对本实施例提供的基于循环移位的交织方法进行详细描述。本实施例所述基于循环移位的交织方法用于通信数据，该通信数据是指进入无线通信信道传输之前，编码后的数据流。
请参阅图1A，显示为基于循环移位的交织方法于一实施例中的流程示意图。如图1A所示，所述基于循环移位的交织方法具体包括以下步骤：
S11，读取待循环移位的通信数据。在本实施例中，所述待循环移位的通信数据为M行N列的二维交织块XM×N。其中，M为所述二维交织块的单元数，分散在不同的频率子载波上；N为不同的符号数，表示占据不同的时间；M大于等于1，N大于等于1。
本实施例中所述二维交织块可按列、按行或对角读取。
S12，针对M行N列的二维交织块，基于最小交织距离最大化原则确定各行/列循环移位的循环移位值，以使原本属于同一列/行的数据在交织前后的二维最小距离最大化。
在本实施例中，所述最小交织距离最大化原则是指最大化所述二维交织块交织后的最小交织距离，其中最小交织距离指的是属于同一列/行的每两个元素交织前后位置差的绝对值之和的最小值。
请参阅图1B，显示为S12的流程示意图。如图1B所示，所述S12包括：
S121，确定预设的循环移位初始值，以对所述二维交织块的第一行或第一列进行移位。
在本实施例中，若按照列循环移位，预设的循环移位初始值可选0，1，2，…，M-1；若按照行循环移位，预设的循环移位初始值可选0，1，2，…，N-1。
S122，根据预设循环移位间隔依次确定各行/列的循环移位值ai。
具体地，所述S122按照公式(1)确定下一行/列的循环移位值ai。
ai+1＝ai+b,i＝1,...Q
其中，ai+1表示第i+1行/列的循环移位值，ai表示第i行/列的循环移位值，a1表示预设的循环移位初始值；b表示预设循环移位间隔；Q表示二维交织块的行/列数。
S123，判断行/列的循环移位值是否大于列数/行数，若是，则执行S124；若否，则返回是S122。
S124，若行/列的循环移位值大于列数/行数，则按照预设回选原则重新确定该行/列的循环移位值。
具体地，所述预设回选原则用以下公式(2)表示：
ai+1＝[(ai+b)modN*]modb 公式(2)
其中，ai+1表示第i+1行/列的循环移位值,ai表示第i行/列的循环移位值,且i＞1；b表示预设间隔，
Figure BDA0002685088860000051
t表示二维最小距离；N*为实现确定二维距离所需最小拉丁方阵元素个数，
Figure BDA0002685088860000052
Figure BDA0002685088860000053
表示向上取整，且N*≤min{M,N}。
S125，基于当前行/列循环移位值，根据S122和S123确定下一行/列循环移位值，直至确定完所有行/列的循环移位值。
S13，根据各行/列循环移位值对所述二维交织块逐行/列进行循环移位。
将本实施例所述块交织方法应用于如图2左图所示M＝8，N＝6的二维交织块，对所述块交织方法进一步详细描述：
首先，对输入的通信数据先按列读取至8×6矩阵中，接着通过上述公式计算出最小距离t＝3，取值间隔b＝3，实现二维最小距离t至少所需N*＝5，行循环移位值为[0,3,1,4,2,5,0,3]，向右逐行循环移位，如图2右图所示，按列读出的结果为：[1，26，43，20，37……29，6，47，24]。
本实施例还提供一种计算机存储介质(亦称计算机可读存储介质)，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于循环移位的交织方法。
本领域普通技术人员可以理解计算机可读存储介质为：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例所述基于循环移位的交织方法在最大二维距离确定的情况下，不增加通信开销的同时，以简便的方法将数据尽可能均匀置乱，从而可有效提高交织性能。
实施例二
本实施例提供一种基于循环移位的交织系统，包括：
循环移位模块，循环移位模块，用于针对M行N列的二维交织块，基于最小交织距离最大化原则确定逐行/列循环移位的循环移位值，并根据各行/列循环移位值对二维交织块对各行/列进行循环移位；其中，M大于等于1，N大于等于1。以下将结合图示对本实施例所提供的基于循环移位的交织系统进行详细描述。请参阅图3，显示基于循环移位的交织系统于一实施例中的原理结构示意图。如图3所示，所述基于循环移位的交织系统3包括读取模块31及循环移位模块32。
所述读取模块31用于读取待循环移位的通信数据。在本实施例中，所述待循环移位的通信数据为M行N列的二维交织块XM×N。其中，M为所述二维交织块的单元数，分散在不同的频率子载波上；N为不同的符号数，表示占据不同的时间；M大于等于1，N大于等于1。
本实施例中所述读取模块31可按列、按行或对角读取二维交织块。
所述循环移位模块32用于针对M行N列的二维交织块，按照最小交织距离最大化原则确定逐行/列循环移位的循环移位值，以使原本属于同一列/行的数据在交织前后的二维最小距离最大化。在本实施例中，所述最小交织距离最大化原则是指最大化所述二维交织块交织后的最小交织距离，其中最小交织距离指的是属于同一列/行的每两个元素交织前后位置差的绝对值之和的最小值。
所述循环移位模块32具体用于确定根据预设的循环移位初始值，以对所述二维交织块的第一行或第一列进行移位；以预设的循环移位初始值确定所述二维交织块的第一行/列的循环移位值；以预设循环移位间隔确定下一行/列的循环移位值；判断此循环移位值是否大于列数/行数，若大于列数/行数，则按照预设回选原则重新确定此循环移位值；基于当前行/列循环移位值，根据以预设的循环移位初始值确定所述二维交织块的第一行/列的循环移位值；以预设循环移位间隔确定下一行/列的循环移位值；判断此循环移位值是否大于列数/行数，若大于列数/行数，则按照预设回选原则重新确定此循环移位值再确定下一行/列循环移位值，直至确定完所有行/列的循环移位值。
在本实施例中，在本实施例中，若按照列循环移位，预设的循环移位初始值可选0，1，2，…，M-1；若按照行循环移位，预设的循环移位初始值可选0，1，2，…，N-1。
按照ai+1＝ai+b,i＝1,...Q确定各行/列的循环移位值ai+1。其中，ai表示第i行/列的循环移位值，a1表示预设的循环移位初始值；b表示预设循环移位间隔；Q表示二维交织块的列/行数。
所述预设回选原则用以下公式其中，ai+1表示第i+1行/列的循环移位值,ai表示第i行/列的循环移位值,且i＞1；b表示预设间隔，
Figure BDA0002685088860000071
t表示二维最小距离；N*为实现确定二维距离所需最小拉丁方阵元素个数，
Figure BDA0002685088860000072
Figure BDA0002685088860000073
表示向上取整，且N*≤min{M,N}，P表示二维交织块的行/列数，即按行循环移位时P＝N，按列循环移位时P＝M。
在确定好各行/列的循环移位值后，所述循环移位模块32根据各行/列循环移位值对所述二维交织块逐行/列进行循环移位。
需要说明的是，应理解以上系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如：x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述系统的某一个芯片中实现。此外，x模块也可以以程序代码的形式存储于上述系统的存储器中，由上述系统的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，一个或多个微处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
实施例三
本实施例提供的一种基于循环移位的交织设备，该交织设备，包括：处理器、存储器、收发器、通信接口或/和系统总线；存储器和通信接口通过系统总线与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于和其他设备进行通信，处理器和收发器用于运行计算机程序，使交织设备执行如实施例一所述基于循环移位的交织方法的各个步骤。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明所述的基于循环移位的交织方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
本发明还提供一种基于循环移位的交织系统，所述基于循环移位的交织系统可以实现本发明所述的基于循环移位的交织方法，但本发明所述的基于循环移位的交织方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的基于循环移位的交织系统的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。
综上所述，本发明所述基于循环移位的交织方法、系统、设备及计算机可读存储介质在最大二维距离确定的情况下，不增加通信开销的同时，以简便的方法将数据尽可能均匀置乱，从而可有效提高交织性能。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种基于循环移位的交织方法，其特征在于，包括：
针对M行N列的二维交织块，基于最小交织距离最大化原则确定各行/列循环移位的循环移位值，并根据各行/列循环移位值对二维交织块对各行/列进行循环移位；其中，M大于等于1，N大于等于1。
2.根据权利要求1所述的基于循环移位的交织方法，其特征在于，所述基于最小交织距离最大化原则确定各行/列进行循环移位的循环移位值的步骤包括：
1)以预设的循环移位初始值确定所述二维交织块的第一行/列的循环移位值；
2)以预设循环移位间隔确定下一行/列的循环移位值；判断此循环移位值是否大于列数/行数，若大于列数/行数，则按照预设回选原则重新确定此循环移位值；
3)基于当前行/列循环移位值，根据步骤2)确定下一行/列循环移位值，直至确定完所有行/列的循环移位值。
3.根据权利要求2所述的基于循环移位的交织方法，其特征在于，所述以预设循环移位间隔确定下一行/列的循环移位值为：
ai+1＝ai+b,i＝1,...Q
其中，ai+1表示第i+1行/列的循环移位值，ai表示第i行/列的循环移位值，a1表示预设的循环移位初始值；b表示预设循环移位间隔；Q表示二维交织块的行/列数。
4.根据权利要求2所述的基于循环移位的交织方法，其特征在于，所述预设回选原则为：
ai+1＝[(ai+b)modN*]modb
其中，ai+1表示第i+1行/列的循环移位值,ai表示第i行/列的循环移位值,且i＞1；b表示预设间隔，
Figure FDA0002685088850000011
t表示二维最小距离；N*为实现确定二维距离所需最小拉丁方阵元素个数，
Figure FDA0002685088850000012
Figure FDA0002685088850000013
表示向上取整，且N*≤min{M,N}。
5.根据权利要求4所述的基于循环移位的交织方法，其特征在于，二维最小交织距离t为：
Figure FDA0002685088850000014
Figure FDA0002685088850000015
表示向下取整。
6.一种基于循环移位的交织方法，其特征在于，包括：
循环移位模块，用于针对M行N列的二维交织块，基于最小交织距离最大化原则确定逐行/列循环移位的循环移位值，并根据各行/列循环移位值对二维交织块对各行/列进行循环移位；其中，M大于等于1，N大于等于1。
7.根据权利要求7所述的基于循环移位的交织方法，其特征在于，所述循环移位模块用于以预设的循环移位初始值确定所述二维交织块的第一行/列的循环移位值；以预设循环移位间隔确定下一行/列的循环移位值；判断此循环移位值是否大于列数/行数，若大于列数/行数，则按照预设回选原则重新确定此循环移位值；基于当前行/列循环移位值，根据以预设循环移位间隔确定下一行/列的循环移位值；判断此循环移位值是否大于列数/行数，若大于列数/行数，则按照预设回选原则重新确定此循环移位值再确定下一行/列循环移位值，直至确定完所有行/列的循环移位值。
8.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述基于循环移位的交织方法。
9.一种基于循环移位的交织设备，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述交织设备执行如权利要求1至5中任一项所述基于循环移位的交织方法。
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