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CN1592117B - 用于计算交织参数的移动电话、设备、方法和程序 - Google Patents

用于计算交织参数的移动电话、设备、方法和程序 Download PDF

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CN1592117B
CN1592117B CN2004100119553A CN200410011955A CN1592117B CN 1592117 B CN1592117 B CN 1592117B CN 2004100119553 A CN2004100119553 A CN 2004100119553A CN 200410011955 A CN200410011955 A CN 200410011955A CN 1592117 B CN1592117 B CN 1592117B
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Abstract

基序列S(j)不被直接计算，但通过数字序列M(n)＝[v×n]mod p被间接计算。M(n)值可以通过循环公式来计算，而不需模数计算。获得的值存储在存储器中。M(n)满足S(j)＝M(S(j-1))。通过确定S(j)的初始值并交织存储在存储器中的M(n)值，不用模数计算就可以计算基序列S(j)。

Description

用于计算交织参数的移动电话、设备、方法和程序
本申请要求在先日本申请JP 2003-298493的优先权，其公开内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及移动电话、交织参数计算设备、交织参数计算方法、以及交织参数计算程序，其中的每个在turbo码交织器中获得用于行内变换的基序列(basesequence)时都需要减少计算量。
背景技术
作为IMT2000(国际移动电话2000)标准的3.10.0版(2002年6月)3GPP(第三代伙伴计划)TS(技术规范)25.212(W-CDMA(宽带码分多址))中所定义的turbo码交织器中，通过质数p和相关的原根V计算用于行内变换的基序列S(j)。
S(j)＝[v×S(j-1)]mod p，
j＝1，2，...，(p-2)，且S(0)＝1
基序列S(j)通过图1所示的步骤而计算。
Turbo码由Berrou等人提出，奇特征在于以下几个方面。
(1)级联编码，其中信息序列和交织器交织的重排或交织信息序列由分量编码器个别地编码，并合并成码字。
(2)迭代解码，其中解码是通过使用其它解码结果而迭代地执行。
日本专利申请公开(JP-A)号2003-152551关注交织器进行的交织，并提议解决移动通信系统中存在的问题的方法，所述的问题即需要大量的交织参数，从而满足交织长度的广泛变化。
在用于移动电话等的处理器中，为了降低电路规模，常常一个数位接着一个数位进行模数计算。假设数据宽度等于16位，对于下式给出的计算需要16个单元步骤：
S(j)＝S(j)mod p  (步骤S104)，
假设条件转移(步骤S105)需要两个单元步骤，并且每个剩余步骤(步骤S102和S103)需要一个单元步骤。那么，在图1所示的过程中，在单循环(步骤S102到S105)中需要20个单元步骤。
根据3GPP的定义，质数p最大值为257。因此，该循环最多重复255次。从而不利地增加了处理时间。
在这里，S(j)作为基序列计算。然而，如果交织器的列数C等于p-1，需要用Sm(j)代替S(j)。
Sm(j)＝S(j)-1
在这种情况下，需要另一个从每个S(j)的值中减去1的单元步骤。结果，单循环需要21个步骤。
发明内容
本发明的一个目的在于提供减少用于计算基序列S(j)或Sm(j)的单循环中单元步骤数并减少处理时间的装置。
根据本发明，为了获得turbo码交织器中用于行内变换的基序列，提供了一种移动电话，包括：
计算装置，用于计算由下式所表示的M(n)：
M(n)＝[v×n]mod p
其中n是自然数，p是质数，而v是相关的原根，该计算是通过利用下式进行的：
M(n)＝M(n-1)+v(如果M(n-1)+v＜p)，或
M(n)＝M(n-1)+v-p(如果M(n-1)+v≥p)；
第一存储装置，用于将计算装置获得的值存入存储器；
读取装置，用于读取第一存储装置存储在存储器中的值；
交织装置，用于交织由读取装置读取的值；和
第二存储装置，用于将交织装置通过交织获得的数字序列存入到存储器。
根据本发明，为了获得turbo码交织器中用于行内变换的基序列，还提供了一种交织参数计算设备，其包括：
计算装置，用于计算由下式所表示的M(n)：
M(n)＝[v×n]mod p，
其中n是自然数，p是质数，而v是相关的原根，该计算是通过利用下式进行的：
M(n)＝M(n-1)+v(如果M(n-1)+v＜p)，或
M(n)＝M(n-1)+v-p(如果M(n-1)+v≥p)；
第一存储装置，用于将计算装置获得的值存入到存储器；
读取装置，用于读取第一存储装置存储在存储器中的值；
交织装置，用于交织由读取装置读取的值；和
第二存储装置，用于将交织装置通过交织获得的数字序列存入到存储器中。
根据本发明，为了获得turbo码交织器中用于行内变换的基序列，还提供了一种交织参数计算设备，其包括：
计算装置，用于计算由下式所表示的M(n)：
M(n)＝[v×n]mod p，
其中n是自然数，p是质数，v是相关的原根，该计算是通过利用下式进行的：
M(n)＝M(n-1)+v(如果M(n-1)+v＜p)，或
M(n)＝M(n-1)+v-p(如果M(n-1)+v≥p)；
第一存储装置，用于将计算装置获得的值存入到存储器中；
读取装置，用于读取第一存储装置存储在存储器中的值；
交织装置，用于交织由读取装置读取的值；和
第二存储装置，用于将交织装置通过交织获得的数字序列存入到存储器中。
根据本发明，为了获得turbo码交织器中用于行内变换的基序列，还提供了一种用于交织参数计算方法，包括：
计算步骤，用于计算由下式所表示的M(n)：
M(n)＝[v×n]mod p，
其中n是自然数，p是质数，而v是相关的原根，该计算是通过利用下式进行的：
M(n)＝M(n-1)+v(如果M(n-1)+v＜p)，或
M(n)＝M(n-1)+v-p(如果M(n-1)+v≥p)；
第一存储步骤，将计算步骤获得的值存入到存储器中；
读取步骤，读取第一存储步骤存储在存储器中的值；
交织步骤，交织通过读取步骤读取的值；和
第二存储步骤，将交织步骤通过交织获得的数字序列存入到存储器中。
根据本发明，为了获得turbo码交织器中用于行内变换的基序列，还提供了一种用于产生计算机执行的交织参数计算程序，其包括：
计算操作，用于计算由下式所表示的M(n)：
M(n)＝[v×n]mod p，
其中n是自然数，p是质数，而v是相关的原根，该计算是通过利用下式进行的：
M(n)＝M(n-1)+v(如果M(n-1)+v＜p)，或
M(n)＝M(n-1)+v-p(如果M(n-1)+v≥p)；
第一存储操作，将计算操作获得的值存入到存储器中；
读取操作，读取第一存储操作存储在存储器中的值；
交织操作，交织通过读取操作读取的值；和
第二存储操作，将交织操作通过交织获得的数字序列存入到存储器中。
根据本发明，有可能不用执行模数计算而获得基序列。因此，减少了计算量，并提高了计算速度。进一步，模数计算电路不是必须的。因此，减小了电路规模，并降低了成本。
附图说明
图1是用于描述根据常规方法计算基序列S(j)的流程图；
图2是示出根据本发明第一实施例的结构的方框图；
图3是用于描述M(n)计算的流程图；
图4是用于描述从存储器读取M(n)的操作流程图；
图5是示出根据本发明第二实施例的结构的方框图；
图6是用于描述图5所示的M(n)计算器的方框图；
图7是用于描述图5所示的变换单元的方框图。
具体实施方式
首先，将描述本发明特征的原理。
对于全部n值(0，1，...，p-1)，M(n)被计算为：
M(n)＝[v×n]mod p
为了帮助理解公式转换，M(n)被重写如下：
a(n)＝floor([v×n]/p)
那么，给出M(n)如下：
M(n)＝[v×n]mod p
    ＝[v×[n-1]-a(n-1)×p+v]mod p
    ＝[M(n-1)+v]mod p
其中，floor()函数用于舍去小数值。
根据本3GPP的定义，v＜p。因此，建立下列关系。
M(n-1)+v＜M(n-1)+p＜2×p
因此，M(n)由公式(1)表示。通过从n＝1开始连续计算公式(1)，不需要模数计算就可算出M(n)。
n＝2，3，...，(p-2)和M(1)＝v
利用M(n)，S(j)被表示为：
S(j)＝[v×S(j-1)]mod p
    ＝M(S(j-1))
因此，不需要模数计算就可算出S(j)。
现将根据上述原理，描述不需要模数计算实现计算基序列方法的过程和装置。
第一实施例
参照图2，处理器11计算M(n)和S(j)。M(n)存储器12存储处理器11计算出的M(n)。S(j)存储器13存储处理器11计算出的S(j)。
首先，处理器11计算M(n)。将参照图3描述计算的过程。初始化并计算M(n)(步骤S201至S203)。根据公式(1)，执行条件分类(步骤S204)。如果M(n)≥p，给出M(n)的值为M(n)-p(步骤S205)。当n＜(p-1)(步骤S206中的“是”)时，重复步骤S202到S205的循环。如果n＝(p-1)(步骤S206中的“否”)时，退出循环。将M(n)的计算结果存储在M(n)存储器12中。
接下来参照图4，处理器11设定初始值j＝0和n＝1(步骤S301)。然后，根据S(j)＝M(S(j-1))从M(n)存储器12读取M(n)(步骤S302至S305)，并被存储在S(j)存储器中。按照这种方式，在S(j)存储器中生成S(j)。
在此，类似于常规方法，假设每个条件转移(步骤S204、S206、S305)需要两个单元步骤，并且每个剩余步骤(步骤S202、S203、S205、S302至S304)需要一个单元步骤。那么，在该实施例中，就需要12个步骤。因此，减少了作为处理总数的单元步骤数。因为质数p的最大值是257，所以有可能减少最多2048个单元步骤的处理量。
在计算Sm(j)的情况下，有必要只改变初始值的设置。具体地，图3中n的初始值给定为0，图3中M(n)给定为(v-1)，并且图4中n的初始值给定为0。因此，不用增加单元步骤数，就可得到Sm(j)。
根据交织器的列数C，所需的基序列是不同的，并可从S(j)和S(j)-1＝Sm(j)中选择。所需的基序列由(S(j)所表示)由公式(2)给出。
Figure G2004100119553D00061
j＝0，1，...，p-2
在此，当p＝257时，S(j)和Sm(j)的最大值分别为256和255。为了用二进制数字表示这些数值，当p＝257，C＝p-1时，分别需要9位和8位。因此，最多可用8位表示Sf(j)。因此，与S(j)被算出及随后根据该情况从S(j)中减去1的情况相比，通过改变M(0)和n的初始值，以根据该情况直接获得Sf(j)，M(n)存储器12和S(j)存储器13的每个位宽度都减少了1位。
进一步，在turbo编码和解码期间，M(n)存储器12不是必须的。因此，有可能通过在turbo编码和解码期间将M(n)存储器12用作turbo编解码器的存储器，从而减少电路规模。
根据该实施例，有可能减少处理的单元步骤数，以及有可能减少处理器的操作时间。进一步，通过减少处理器的操作时间，可以降低功率消耗。
第二实施例
参照图5，M(n)计算器41计算M(n)。M(n)存储器42存储M(n)计算器41算出的M(n)。变换单元43交织M(n)以生成S(j)。S(j)存储器44存储变换单元43产生的S(j)。
参照图6，将描述M(n)计算器41。
M(n)存储器42用于存储M(n)的值。
存储器地址产生计数器54产生即将存储M(n)值的存储地址。
寄存器55具有M(n)值。
常数块(constant block)56具有v值。
常数块57具有-p值。
选择器58根据M(n)-p的值选择输出值。
选择器59选择M(n)值的存储地址。
因此，M(n)计算器41包括存储器地址产生计数器54、寄存器55、常数块56、常数块57、选择器58和选择器59。
参照图7，将描述变换单元43。
M(n)存储器42存储M(n)值。
S(j)存储器44存储S(j)值。
选择器65选择M(n)的读取地址。
选择器66选择S(j)的存储地址。
寄存器68具有该读取地址的值。
计数器69具有该存储地址的值。
因此，变换单元43包括选择器65、选择器66、寄存器68和计数器69。
返回图6，M(n)计算器41的基本操作类似于结合图3所描述的操作。将详细描述的M(n)计算器41的操作。首先，在初始状态，寄存器55和计算器54分别将M(0)和n的初始值设为“v”和“1”。将寄存器55内的M(n)值与常数块56中的v值相加，并减去常数块57的p值。如果上述计算结果为负值(M+v-p＜0)，减法之前的值(M+v)被生成作为输出值。否则(M+v-p≥0)，减后的值(M+v-p)被生成作为输出值。该输出值被存储在存储器42的地址n中。对于接下来的计算，该输出值被存储在寄存器55中，并且计数器54的值n加上1。重复上述操作直到计数器54的值n等于p-2。
在图7，变换单元43的操作在M(n)计算器41的上述操作完成之后开始。基本操作类似于结合图4所描述的操作。寄存器68和计数器69分别保持“1”和“0”作为n和j的初始值。寄存器68的值n被存储在存储器44的地址j中。计数器69的值j加上1。随后，从存储器42的地址n中读取值M(n)，并将其存储在寄存器68中。上述的操作被重复直到计数器69的值j等于p-1。
因此，在S(j)存储器44中产生S(j)。
按照类似于第一实施例的方式，通过设置图6中寄存器55的初始值为“0”以及设置图7中寄存器68的初始值为“1”，可以得到Sm(j)。按照类似于第一实施例的方式，通过直接计算Sf(j)，可以减小M(n)存储器42和S(j)存储器44的尺寸大小。进一步，按照类似于第一实施例的方式，存储器42可以用作turbo编解码器的存储器。
根据该实施例，因为没有使用模数计算器，所以有可能减小电路规模。进一步，因为未执行v×S(j)的计算，并且最大值小于p×2，所以有可能减少计算位宽度。
如果用于执行该实施例中描述的操作的交织参数计算装置被用作诸如移动电话之类的移动无线设备，就有可能减小移动无线设备主体的尺寸大小。
根据本发明，在移动电话中使用的处理器的电路规模被减小，因此可以减小移动无线装置主体的尺寸大小。
至此，虽然结合本发明的优选实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言，将有可能以各种其它方式将本发明付诸于实践。

Claims (15)

1.一种移动电话，为了在turbo码交织器中获得用于行内变换的基序列，包括：
计算装置，用于计算由下式表示的M(n)：
M(n)＝[v×n]modp
其中n是自然数，p是质数，而v是相关的原根，该计算是通过利用下式进行的：
M(n)＝M(n-1)+v(如果M(n-1)+v＜p)，或
M(n)＝M(n-1)+v-p(如果M(n-1)+v≥p)；
第一存储装置，用于将所述计算装置获得的值存储在存储器中；
读取装置，用于读取所述第一存储装置存储在所述存储器中的值；
交织装置，用于交织所述读取装置读取的值；
第二存储装置，用于将所述交织装置通过交织获得的数字序列M(n)存储在存储器中。
2.根据权利要求1的移动电话，其中：
所述交织装置根据由下式定义的数字序列交织所述读取装置读取的值：
an+1＝M(an)。
3.根据权利要求2的移动电话，进一步包括：
用于确定基序列S(n)的值的装置，S(n)值由下式给出：
S(n)＝[v×S(n-1)]modp，
该确定操作是通过使用关系式S(n)＝M(S(n-1))将基序列S(n)与所述交织装置获得的数字序列M(n)彼此相关来进行的，其中S(0)＝1。
4.根据权利要求3的移动电话，其中，基序列Sm(n)由下式给出：
Sm(n)＝S(n)-1，
它通过给出S(0)＝1作为基序列S(n)的初始值来计算。
5.根据权利要求4的移动电话，其中，根据所述交织器的列数，从基序列S(n)和Sm(n)中选择适当的基序列。
6.一种交织参数计算设备，为了在turbo码交织器中获得用于行内变换的基序列，包括：
计算装置，用于计算由下式表示的M(n)：
M(n)＝[v×n]modp
其中n是自然数，p是质数，而v是相关的原根，该计算是通过利用下式进行的：
M(n)＝M(n-1)+v(如果M(n-1)+v＜p)，或
M(n)＝M(n-1)+v-p(如果M(n-1)+v≥p)；
第一存储装置，用于将所述计算装置获得的值存储在存储器中；
读取装置，用于读取所述第一存储装置存储在所述存储器中的值；
交织装置，用于交织所述读取装置读取的值；
第二存储装置，用于将所述交织装置通过交织获得的数字序列M(n)存储在存储器中。
7.根据权利要求6的交织参数计算设备，其中：
所述交织装置根据由下式定义的数字序列交织所述读取装置读取的值：
an+1＝M(an)。
8.根据权利要求7的交织参数计算设备，进一步包括：
用于确定基序列S(n)的值的装置，S(n)值由下式给出：
S(n)＝[v×S(n-1)]modp，
该确定操作是通过使用关系式S(n)＝M(S(n-1))将基序列S(n)与所述交织装置获得的数字序列M(n)彼此相关来进行的，其中S(0)＝1。
9.根据权利要求8的交织参数计算设备，其中，基序列Sm(n)由下式给出：
Sm(n)＝S(n)-1，
它通过给出S(0)＝1作为基序列S(n)的初始值来计算。
10.根据权利要求9的交织参数计算设备，其中，根据所述交织器的列数，从基序列S(n)和Sm(n)中选择适当的基序列。
11.一种交织参数计算方法，为了在turbo码交织器中获得用于行内变换的基序列，包括：
计算步骤，用于计算由下式表示的M(n)：
M(n)＝[v×n]modp
其中n是自然数，p是质数，而v是相关的原根，该计算是通过利用下式进行的：
M(n)＝M(n-1)+v(如果M(n-1)+v＜p)，或
M(n)＝M(n-1)+v-p(如果M(n-1)+v≥p)；
第一存储步骤，将所述计算步骤获得的值存储在存储器中；
读取步骤，读取所述第一存储步骤存储在所述存储器中的值；
交织步骤，交织所述读取步骤读取的值；
第二存储步骤，将所述交织步骤通过交织获得的数字序列M(n)存储在存储器中。
12.根据权利要求11的交织参数计算方法，其中：
所述交织步骤根据由下式定义的数字序列交织所述读取步骤读取的值；
an+1＝M(an)。
13.根据权利要求12的交织参数计算方法，进一步包括：
确定基序列S(n)的值的步骤，S(n)值由下式给出：
S(n)＝[v×S(n-1)]modp
该确定步骤是通过使用关系式S(n)＝M(S(n-1))将基序列S(n)与所述交织步骤获得的数字序列M(n)彼此相关来进行的，其中S(0)＝1。
14.根据权利要求13的交织参数计算方法，其中，基序列Sm(n)由下式给出：
Sm(n)＝S(n)-1
它通过给出S(0)＝1作为基序列S(n)的初始值来计算。
15.根据权利要求14的交织参数计算方法，其中，根据所述交织器的列数，从基序列S(n)和Sm(n)中选择适当的基序列。
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