[发明专利]一种级联编码器及实现方法

权利要求书

1.一种级联编码器，其特征在于所述的级联编码器是由编码器和解码器通过交织器连接而成，所述的编码器依次由RS编码器、外交织器、卷积编码器和内交织器连接构成；所述的解码器则依次由内解交织器、卷积解码器、外解交织器和RS译码器连接构成；

其中，(1)RS编码器选用LFSR移位结构，即(n-k)阶移位寄存器的系统编码；

(2)RS译码器采用与RS编码器相同的本原多项式，参数与编码器相同；

(3)卷积编码器采用(2，1，7)卷积编码器，其x、y状态转移多项式为(171，133，)；

(4)卷积解码器是基于Viterbi算法设计的Viterbi译码器；

(5)交织器为简单的行列交织器，以抵抗OFDM系统中信道的突发成片错误，把一组的成片错误分散到不同的分组中。

2.按权利要求1所述的级联编码器，其特征在于(1)中所述的系统编码器为所示(225，239)RS码的16阶位寄存器，所述的寄存器的每个状态具有8bit的码元，系数g₀，g₁，g₂……g₁₄，g₁₅是生成多项式的系数。

3.按权利要求2所述的级联编码器，其特征在于生成多项式的系数与输入信息的伽罗华域乘法运算是通过转化为两组数据的异或操作实现的，将复杂的乘法运算简化为易于硬件实现的简单的异域操作。

4.按权利要求1所述的级联编码器，其特征在于(2)中的RS译码器的译码分为错误检测和错误纠正两个过程，具体分为以下三步：

a)伴随多项式的计算：最终得到16个校验信息；

b)确定错误位置多项式和错误估算函数；

c)求解错误位置和错误数值，并进行纠正。

5.按权利要求1所述的级联编码器，其特征在于(3)中所述的卷积编码器中每个时钟周期输入1个bit信息，输出2bit信息；只需按照生成多项式对输入的数值逐位的异或即可。

6.按权利要求1所述的级联编码器，其特征在于(4)中所述的解码器由分支度量计算单元、加比选计算单元和回溯输出译码结果单元组成；

其中回溯输出译码结果单元涉及存储单元、最大值搜索单元和回溯输出单元。

7.按权利要求1所述的级联编码器，其特征在于(5)中所述的交织器的发射端，RS编码输出的数据按列写入外交织器，卷积编码器按行读取外交织器内的数据；接收端，卷积解码器按行向内交织器写入译码后数据，RS译码器按列读取待译码数据。

8.按权利要求7所述的级联编码器，其特征在于：

(1)整个外交织器的大小为0到2879总共2880个地址空间；在数据输入的时候，从A端口按照地址递增45的顺序写入，即：第一次写入第0地址位置，第二次写入第45地址位置，第三次写入第90地址位置，……，直至从第0地址位置写到第2879地址位置，把交织器写满；然后，读取数据的时候，使用端口A和B同时读取；端口A读取寄存器上半部分地址空间内存储的数据，端口B读取寄存器下半部分地址空间内存储的数据；读取的时候，按行顺序读取，即从第0地址位置读取到第44地址位置，从第45地址位置读取到第89地址位置，从第90地址位置读取到第134地址位置，……，直至把寄存器读空为止；

(2)整个内交织器的大小为0到1471总共1472个地址空间；对于寄存器的写操作，使用端口A和端口B同时进行；端口A写寄存器的上半部分，端口B写寄存器的下半部分；内交织器上半部分的地址空间为0到735总共736个地址值，下半部分地址空间为736到1471总共也是736个地址值；端口A的写地址按照23的值递增，即：第一次写入第0地址位置，第二次写入第23地址位置，第三次写入第46地址位置，……，直至从第0地址位置写到第735地址位置，把寄存器上半部分写满；端口B的写地址只需将每个端口A的写地址加上736即可；读寄存器只通过端口A读取；读取寄存器的时候，按行顺序读取，即从第0地址位置读取到第22地址位置，从第23地址位置读取到第45地址位置，从第46地址位置读取到第68地址位置，……，直至把寄存器读空为止。

9.实现由权利要求1-7中任一项所述的级联编码器的方法，其特征在于按照先做RS编码，接着做卷积编码，再做卷积解码，最后是做RS译码的顺序实现的。

10.按权利要求9所述的实现方法，其特征在于：

A.卷积解码器的实施流程为：

(a)接收输入的两路数据；

(b)对接收的两路数据进行计算，得到各状态的分支度量值；

(c)根据各状态的转移关系进行加比选处理；

(d)存储各状态的路径度量值及各路径度量值的状态转移关系标记；

(e)比较上述存储的各状态的路径度量值，搜索出最大的路径度量值；

(f)回溯输出译码结果；

B.RS编码的实现步骤

a)，开关(1)在开始的k个时钟周期内合上，使消息码元进入移位寄存器的(n-k)级。对于(255，239)RS码，k取239，(n-k)取255-239＝16；这一步又可分解为三个过程执行：

第一个过程：输入待编码的数据；总共需要输入239个位宽为8的数据；

第二个过程：对输入的数据做伽罗华域的乘法运算；对每一个输入的数据，进行一次伽罗华域的乘法运算；

第三个过程：用第三步得到的乘法结果更新寄存器的内容；将乘法得到的结果，与寄存器原来存储的数据相加，用得到的新的结果替换原先的寄存器值，存入寄存器之中；

b)，开关(2)在开始的k个时钟周期内处于下面的位置，使得消息码元同时直接传输到一个输出寄存器中，等第k个消息码元传输到输出寄存器，开关1断开，开关(2)移到上面位置；随后的(n-k)个时钟周期用于清除移位寄存器中的监督码元，通过将其移到输出寄存器而完成；当(n-k)个寄存器的值全部输出以后，完成了一次编码，得到了需要的码字；

其中，时钟周期数等于n，输出寄存器存储的内容就是码字多项式

p(X)+X^n-km(X).

p(X)和m(X)分别表示监督码元和消息码元多项式形式。