第 卷第 期 年 月 文章编号 一 一 一 华 北 电 力 大 学 学 报 , 数据通信 中交织 与解交织 的 实现 范寒柏 , 宋文妙 华北 电 力 大学 电子 与通信 工 程 系 , 河北 保 定 血 到力 , 曲 , , 一 已 一 摘要 介绍 了数据通信 中抗突发连 串错码 而 采用交织 和解 实现交织器和 解交织器 中读写地 交织技术 。 对利用 址 的产生 方法 进行 了比较和 深入 的探讨 。 结合 现场 技术 , 实现 了按位 可编程 门阵列 器件 的特 点 , 基 于 的交织 和 解 交织器 。 该交织器 和 交织器模块 己成 功地应用 于某专用数字系统 。 关键 词 交织 器 解 交织 器 地 址序 列 中图分 类号 文献标 识码 , 中 , 从 而 就分 散在许 多个接收码 字上 , 使得 后 面 的 纠错 译码 电路 能纠正 错 误 。 可 将 使用分 组 码 的交织器 的结构看成 一 个有 行 与刃列 的矩 形 数组 。 已编码 的数据 按位逐 行读入 数组 , 按列 从数组 中读 出 。 这个数组 中的每 一个单 元 都用 来存储码 的一 位二 进 制数 。 通 常行的长 度 等 于所用码 的位 数 , 即每行 为一 个码 字 。 数组 的垂 直 维 数扣日做 交织 因子 或 交织 度 。 通 常将 整 个数组 称 为 一 个交织帧 。 『 · 可见 , 如果 突发 差 错 的长度 毛 时 , 在 川以 , , 一场 交织技 术概述 交织 或称 为交错 是在 复合差 错信道 上 使 用 编 码 技术 的一种简 单而 有效 的方 法 。 这 种方 法 可 以将 一 条突发信道转换成 一 条独 立 差错 的信道 , 并 可 使用 许 多有效 的编码方法 。 交织 的 目的是将在信 道 上发送 的相连续 的各个 比特广泛地分散在待译码 的数据 序 列 内 , 因此 , 经 过解 交织之 后 , 信道 上 的 各个突 发连续差错就 被分 散在待译码 的数据序列之 个相连 续 的码 字 中 , 至 多在每个码 字 中使一 个 的符号 出现 差 错 。 因此 , 的选 择 将取 决于 所预期 的突 发错码 长 度 。 要 使用 交织 器 与解 交织器 , 会 带来 以下 两 个 问 题 第 一 , 需要 增加 交织帧 同步 , 即交织器 与解交 织器之 间 的同步 。 第二 , 对 于大多数 实际 的通信信 道 来说 , 当性 能有较大 的改善 时所 需要交织 的位数 是很大 的 , 从 而 带来较大 的 时延 。 因此 , 在所需的 时延 容 限范 围内 , 才 可 以使用 交织 。 , 在本 课题 中 , 对 传 输的数 字信号进行 【 格式 的编码 与解 码 。 在 发送端 , 信 号源 的信 号加上 子 帧 同步码 进行 编码 , 进入 交织模块 , 最后 进入传输信道 。 在 接收端 , 由同步搜索模块搜 索 同步 码 , 出现 同步头后将数 字信 号送 解 交织模 块 , 经解 交织后 的数字信 号再进行 整体 结构 如 图 所示 。 解 码 ‘ 。 收稿 日期 作者简介 范寒柏 · 一 一 , 男 , 华北 电力大学 电子 与通 信工程 系讲师 

第 期 范 寒柏等 数据通信 中交织与解交织的 实现 , … , , , , , , … , , , … 。 传 输信 图 整体框图 图 中的地址 发生及 控制转换模块 的主 要功能就是 产 生 读地 址和 写 地址 , 读写 地址 分 别 送 入 地址 切 换 模块 , 在读写控制线 的控制下 , 分 时把 地址送 到左 区互 补 , 即一 个处 于 读数据状 态 , 另 一 个 一 定处 于 写 数 据状 态 , 数据 的输入 输 出分 别 由与 门控 制切 换 。 区 , 使得左 和 右 和 右 系列 的 图 所 示 全 部 的 电路 , 由 公 司 生产 的 实现 , 根据 系统 的总体要 一 芯 片 。 该 系 求选 用 了一 片 列具有规模覆盖 范 围广 、 布线 资源 丰 富 、 时 间可 预 测性好 的优 点 ’叼 , 故 而在数字通信 系统 设 计 中得 到 了广泛 的应 用 。 交织 器 的实现 , 介 , 一 个 交织 帧 的长 度 为 由于交织和 解 交织 互 为逆过 程 , 在此 主 要介 绍 交织 器 。 在本课题 中 , 交织 器 的几个参 数 分别 为 。 为 了保证 刀泛 输 出数据 的连 续性 , 采用 左 右 两个 长度 为 、 数 据 宽度 为 位 的双 口 作 为交织器 的数据存储 区 , 左 右 两 个数据 区轮 流 进 行读写 , 当左 区 进行写操作 时 , 右 区 正 进 行读操作 反之 亦 然 。 这 样 就 能连 续 不 断 地 处理 数 据 。 为 了叙述 方 便 , 把 长度 为 看作一 个行 数 为 、 列数 为 的阵列 。 所 谓 的按 位 交 织 , 通 俗 一 点 说 , 就 是 把 数据 按行 放 进 交 织 器 , 再 按 列一 位 一 位 读 出 。 图 是 实现 交织 器框 图 。 显 然 , 按照 “ 按 行 写 入 , 按 列 读 出 ” 的 原则 , 、 数据 宽度 为 位 的双 口 区 的写地 址 是 一 个顺序地址 , 即 , , , … , , , 。 区 的读地 址 是 , , , 交织器顶层模块 左 日 右 日 地址 发 生器 时序控制模块 写地 址模块 读地址模块 分频 器 位 计数器 位 计数器 位 计数器 系列 芯 片都具 有 , 可 以实现 片 内存储 器 功能 ‘ , 左 区都是用 和 右 电路 的复杂度和 体积 。 实现 的 , 从 而 大 大减 小 在所 有 的交织 模 块 中 , 地 址 发 生 及 控 制切 换是 难 点 , 特别是读地 址 发 生 器 。 下 面 对 地址 发生 器 的 设 计进行 详 细 论 述 , 给 出 了几 种 设计 方 案 , 并指 出 了它们 的优缺 点 。 地址 发生 器 计数器 法 读地 址发 生器 如 图 所示 , 用 一 个模 计 数 器 , 一 个模 计 数 器和 一 个特 殊 设计 的计数 器 组 成 。 所 谓特 殊设 计 的计 数器 是一 个 同步置 数 的计数 器 , 每进 一 个 脉冲 该 计数器 加 。 在 图 中 , 计 数脉冲 分 两 路 , 一 路 进 入模 计 数器 另 一 路进 入 “ 逢 一 加 ” 的特殊 计 数器 , 当计 数脉冲 到 个 时 , 模 计 数 器 发 出进 位信 号 , 该信 号 是 模 计 数 器 的输入 信 号 , 同 时也 是 预 置输入 控 制端 模 计 数器 的输 出端作 为特殊 计 数器 的预 置数 , 这 样每进 个 脉 冲就 重新预 置 一 次 , 而 每 预 置 一 次便将 预 置 数 加 一 , 直 到 又 重 新循 环 。 , 可 同步预 置 预预预预预预预 置置 预置 数数 时钟钟 输输输输输输输 出出 进进位位位 网网 甲 卜卜卜卜卜卜卜卜 ······· 延 时时时时 图 交织器设计框图 图 计数器法读地址 发生 器 哈 一 

华 北 电 力 大 学 学 报 年 该设计 方法 主 要特 点是硬件 资源 消耗 很少 , 但 是在 实 际使用过程 中 , 稳 定性较 差 。 查 表法 利用 宽度 位 的 … , , , 内部 , , … , , , …, , , 资源 , 生成深度为 区的内容为 , , … , , , , , 一 , , , , , , 的 进进位位位位位位位位 清清零零零零零零零零零零零零 时时钟钟钟 , 一 模 计数 清清零零 口口 理时时 乘数数数 被加数数 和和 积积积积积积 加 数数 翻翻翻翻上 翻丢照 刀刀刀刀又 月吧 只 式式式式 图 算术法地址 发生器 一 数 , 故 可 以大 大 地 减 少 硬件用 量 。 在 此 方 案 中整个 读地 址 发 生 器 只 占用 个 逻辑单元 。 在 此 设 计 中 , 乘法器 、 加 法器 等 电路采 用 宏 单元 , 是参数化 的模块库 , 使用 它可 以大大 地 提 高设计速 是优秀 的版 图设计 和 软件 设计 人 员 度 。 因 为 的智 慧 结 晶 , 这 些 宏 单元 已 经过 了反 复验 证 , 最 大 限度 地 减少 了设计 失 误 。 实验 证 明 本 设计 方 法 简单 、 迅 速 并具 有较好 的通用 性 。 清零 问题 , 为 了达 到交织器与解 交织 器之 间 的 同步必 须加 入 同步码 。 的编码 中 , 根据 课题 的 要 求 , 它 的第 一 位 均 为 “ 护 , 不 参 加 交 织 , 第 二 位 、 第三 位 是 同步码 , 称之 为子帧 同步码 , 经 过 交 织 后 , 这 些 子帧 同 步码 成 为 整 个 交 织帧 的帧 同步 码 , 接 收端就 是 靠 这 些 同步码 实现 同步 的 。 要 实现 同步 , 必 须对 交 织 器 和 解 交织 器 的清 零 端 加 以控 制 , 即在交织 器 上 , 有效 数 据 到 来之前 , 对 它清 零 , 不进行任 何 读写 操作 , 确保每 一 个交织 内 在解 交 帧 的数据 完整地 放入 数据存储 区 织 器 上 , 清零 信 号来 自帧 同步 码 搜 索模块 的输 出 端 , 只 有 搜索 到两个 或 两个 以上 的帧 同步码 , 才认 为系统 同步 , 解 交织器 上 的清零信号 失效 , 解交织 器 开 始工 作 。 从 以上 论 述 可 以看 出交织 器 和 解 交织 器 清零 端 , 起着使 能端 的作用 , 对 同步关 系影 响 巨大 , 故 在 设计 时要 格 外注 意 。 的读地址序列 。 由初始化文件 的地址输入端输入 , 置入 。 当 , , … , , 顺序地址时 , 的数据输出端就产生 出 读取所需要 的地址序列 , 如图 所示 。 模 计数 片 内 输输 出出出出出出出出出 地地地地地地址 口 数据据 图 查表法读地址 发生器 一 资源 , 在本 设计 中要 用 这种 查找表 的方法 具 有很好 的通 用 性 , 可 以适 用 于 各类按位交织 器 , 但 是这 种 映 射查 表法 要 占用 大量 的宝贵 的 的 , 加之 规模的 计 思想很 直观 , 但 书写 既烦琐又 细 致 的工 作 。 资源 , 这 在 小 中是难 以实现 的 。 虽 然这 种方 法 的设 的初始化 文件 是 一件 也 要 占用 算术法 地 址 产生 器 仔细分析就 会发现 , 读地址 可 以用 下式表 示 , 式 中 , , , …, , , , …, 即每来 一 个脉冲 功口 , 每 当 从 到 循 环 一 遍后 , 则 加 。 按照 这 种 思 路 设计 了如 图 所示 的算术法地 址 发生 器 。 计 数脉 冲 首先进入 模 计 数器 , 计 数 器 的输 出进 入 乘法器 , 乘 以常数 。 模 计 数器 的进 位 输 出端作 为模 计 数器 的 时钟输 入 , 模 计 数 器 的输 出与乘法器 的积 求和 为 位 读地 址 。 一 般 说来 , 乘法 器 的实现要 占用大 量 的硬件 资源 , 在 本 设计 中 , 该 乘法 器 实 际 上 是 一 个 变 量 乘 以 一 个 常 

第 期 范寒柏等 数据通信 中交织 与解交织 的 实现 离散错码 的 系统 的抗 干 扰 能力 。 , 相 结合 , 大大增加 了 本文 着重 介绍 了用 实现数 字通信 中的 交 、 解 交织 器 的方 案 。 可 以推 而 广 之 , 只 需更 换 读 、 写 地 址 产 生 模块 即可 完成 其它种类 的交织 器 和 解交织器 。 除 了随机 交织器 需用 查 找表 的方 式产 生 读地 址序 列外 , 大 部 分 的交织 器 的读 、 写 地址 都可 用 本 文 介绍 的类 似 方法 实现 , 这样做 的好 处 是 设 计 方 便 , 电路体积 大大减 小 , 并且 使处 理速 度加 快 , 调 试 也大大 简化 。 参 考 文 献 汇 张应 中, 张德 民 , 温启荣 , 等 数字 通信工 程 【 北 京 人 民邮 电出版社 , 一 【 」 一 【 』 , , 【 马秀莲 , 李廷 芳 , 吕淑 香 数字通信 差错 控制技术 北 京 中国铁道 出版社 , 宋万 杰 , 罗 丰 , 吴顺君 西 安 电子 科技大 学 出版社 , 科 一 技术及 其应用 一 西 安 延 时 问题 在 以上 的框 图中 , 都有 延 时模块 。 在 中 无法 用 传 统 的 电阻 、 电容组 成 的延 时 电路来延 时信 号 , 也不 能如普通 数字 电路 中用 多个 非 门串联达 到 设 计 中用 非 门 串联法 设 延 时 目的 。 如 果在 计 , 那 么 计 算机在优 化 设计 时 , 很可 能会化 简掉 串 联 的非 门 。 由于 中有 丰 富 的硬件 资源 , 一 般 的延 时 采用 触 发器 来延 时 , 把 要 延 时 的信 号 接 在 触 发器 的数据输入 端 , 把另 一 个 高于 数据频 率 的 时 钟接在 触 发器 的时钟端 , 经 过这 样 一个 触 发 器 , 信号 就 被 延迟频 率 为 信 号 的一 个周 期 。 要 实现 较长 时 间 的延 时 , 可 以多用 几 个 触 发器 延 时 , 以满足 各种 延 时要 求 。 结 论 该交织和 解 交织模块 已成 功地用 于某 专用数字 通 信 系统 中 , 运 行 可 靠 。 在数 字系统 中采用 交织 和 交织 技 术实现 了对 抗突 发错码 的功 能 , 并且 与纠 正 年增 刊 部分 文章简介 生 物 电磁 学研 究进 展 宋 婷 , 刘瑛岩 , 关志成 清华大 学 电机 系 , 北 京 摘要 生物 电磁 学是研 究 电磁场与生 物系统 相互 关 系和相互 作用 的一 门跨越传 统学科边 界 的交叉学科 。 它与 生 命科 学 、 环 境科 学 以及 生物 医学工程学 都有着密 切 关系 。 介绍 了生物 电磁 学的主 要研 究 内容 , 综述 了 电磁场 的生物效应 。 关键 词 生 物 电磁 学 电磁场 生物 效应 中图分 类号 文献标 识码 , , 「 助