一种用CPLD实现的短帧交织器设计 通信技术, 可靠性, 译码器, 移动通信, 领域

yuchengze

　1 引 言　　通信技术的发展，对于系统可靠性的要求不断提高，特别在移动通信领域，数字信号的传输过程常会伴随有各类的干扰源，从而使得信号产生失真，影响通信质量。纠错编码技术可以纠正信道中的随机干扰产生的数字信息序列的随机错误。但是，仅利用纠错编码技术，对于传输过程中的突发性干扰，需要借助于很长的码字，这样会增加编译码器的复杂性，同时也会产生较大的时延。
　　交织技术作为一项改善通信系统性能的方式，将数据按照一定的规则打乱，把原先聚集成片的误码分散，使得突发性错误转化为随机性错误，这样，纠错后的误码个数则在纠错码的纠错范围内，接收端就可以用较短的码字进行纠错。
　　2 交织器的性能分析
　　2.1 交织器类型的选择原则
　　常用的交织器主要有3种：矩阵分组式、伪随机式和半伪随机式[1]。
　　矩阵分组式交织器，由于序列较短的伪随机数之间的相关特性较大，对于实时性要求高、信息帧较短的通信系统，性能优于伪随机和半伪随机式交织器。
　　随着信息帧长度的增加，交织长度也相应增长，此时若采用矩阵分组交织器，交织前后信息序列的不动点增多，伪随机数产生更加均匀，交织前后的序列相关
性减小，所以对于译码精度要求较高的通信系统，应采用随机交织器。
　　半伪随机交织方式则为折衷的方案。
　　2.2 矩阵分组交织原理
　　分组交织器的结构较为简单，他是一个m×n的矩阵。他按行的顺序写入存储器，再按列的顺序读出。根据读出方式的不同，分组交织器可分为两种不同的类型：A型分组交织器和B型分组交织器。按行写入，按列的先后顺序逐列读出，称为A型交织器；按行写入，按列的倒序读出，即从最后一列向第一列读出，而对于每一列则是按照从最后一行向第一行的顺序读出，称为B型交织器。
　　如图1所示，假设信息比特的输入顺序是：d11,d12，…，d1n，d21，d22，…，d2n，…，dm1，dm2，…，dmn。对于A型分组交织器，读出顺序为：d11，d21，…，dm1,d12，d22,…，dm2，…，d1n，d2n，…，dmn；对于B型分组交织器，读出顺序为：dmn，…，d2n，d1n,…，dm2，…，d22，d12，dm1，…，d2l，d11。
　　对于任何长度l≤m的突发错误经交织后成为至少被n-1位隔开的一些单个独立差错。
　　3 交织器的设计
　　本节针对CDMA2000的话音标准速率为9.6 kb／s，相应每帧数据长度为192 b。给出了用可编程逻辑器件来实现A型分组比特交织器。采用的软件开发环境是Max+PlusⅡ，采用自顶向下(Top-Down)的设计方法。

　　3.1 交织形式的选择
　　交织形式的选择应保证传输的数字序列在交织前后不动点最少，并且相关性最小。CDMA2000中每帧的数据长度分别为192 b，每帧大约为20 ms。那么可选用的交织长度只能与此大致相当。文献[2]计算比较了12×16，13×15，14×14三种交织型式，如表1所示。分析可知，我们的设计应采用12组码字进行交织，每组16 b码长，交织长度为192 b。

　　3.2 整体设计
　　本设计以RAM块作为主体模块，交织器的实现主要由3部分组成：地址产生模块、控制模块和作为交织数据存储的交织寄存器模块。
　　为了保证对于传输数据序列交织的连续性，选取了2片RAM块用来进行交织存储。采用乒乓的工作方式，如此反复循环，在保证传输实时性的条件下，就完成了数据的交织。
　　图2示出了具体的交织器的实现原理框图。该系统有6个输入信号，分别为输入数据时钟信号(DatainCLK)，系统工作允许信号(en)，系统清零信号(sclr)，输出数据时钟信号(Dataout CLK)，输出数据允许信号(Dataout en)和待交织信息序列。该系统有一个输出信号，为交织后的信息序列。