專利名稱：伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種可以在單周期中對一個(gè)或多個(gè)位以及/或者甚至輸出位置換進(jìn)行完整的格柵運(yùn)算的系統(tǒng)。
相關(guān)申請本申請要求Stein等于2003年4月8日申請的標(biāo)題為“Entitledmethod to predict trellis output using the FG-2 ALU(利用FG-2 ALU預(yù)測格柵輸出的方法)”的美國60/461,267號臨時(shí)申請的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
前向糾錯(cuò)(FEC)的用途是通過對經(jīng)信道傳送的數(shù)據(jù)添加一些細(xì)心設(shè)計(jì)的冗余信息改進(jìn)該信道的能力。添加該冗余信息的進(jìn)程稱為信道編碼。卷積編碼和塊編碼是信道編碼的二種主要形式。卷積代碼在串行數(shù)據(jù)上運(yùn)算，一次一個(gè)位或幾個(gè)位。塊代碼在相對大(典型地高達(dá)二百字節(jié))的消息塊上運(yùn)算。在一些情況下卷積代碼可能比塊代碼更方便，因?yàn)榍罢哌B續(xù)產(chǎn)生冗余位和糾錯(cuò)。
格柵是一種設(shè)備，用于通過擴(kuò)展位以對位編碼從而例如為檢錯(cuò)引入冗余。格柵由包含線性反饋移位寄存器(LFSR)的觸發(fā)器以及包含模2加法器的“異或”門構(gòu)成。由于LFSR，卷積代碼具有存儲器。例如，二個(gè)或三個(gè)或更多的輸入可產(chǎn)生三個(gè)或四個(gè)或更多的信道符號的輸出，這些符號不僅取決于當(dāng)前的輸入位組塊還取決于以前的決。存在許多可能需要實(shí)現(xiàn)的不同格柵系統(tǒng)基本1:2編碼器，基本1:3編碼器或者任何基本n:m編碼器。格柵系統(tǒng)可能是可編程的或者可能涉及硬件解決辦法。常規(guī)可編程格柵的一個(gè)問題是，為了產(chǎn)生信道符號它們需要在每個(gè)位上進(jìn)行數(shù)個(gè)周期的運(yùn)算。典型辦法涉及實(shí)現(xiàn)要求大量相加或移位運(yùn)算的線性反饋移位寄存器。另外，所產(chǎn)生的信道位可能不處于后繼處理所需的次序上。盡管硬件解決方案對于某特定功能更有效，但不能重新配置它們以適應(yīng)許多可能需要的不同類型的格柵。

發(fā)明內(nèi)容
從而本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種更快的并且可以把信道符號輸出置換成任何希望次序以適應(yīng)后繼處理的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種可在單個(gè)周期內(nèi)從一個(gè)或多個(gè)位預(yù)測多個(gè)輸出信道符號的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種可在一個(gè)周期內(nèi)并行地從若干輸入位預(yù)測輸出的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種還可配置成完成各種獨(dú)立的輸入/輸出位置換的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)。
可以通過采用一個(gè)伽羅瓦域線性變換器矩陣、一個(gè)輸入選擇電路以及一個(gè)可編程存儲設(shè)備實(shí)現(xiàn)一種能并行地接收一個(gè)或多個(gè)位并能以直接或置換形式提供輸出信道符號的快得多、簡單得多的可重配置格柵系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，其中該輸入選擇電路用于對該矩陣提供一個(gè)或多個(gè)格柵位流中的多個(gè)輸入位以及該矩陣的格柵狀態(tài)輸出，而該可編程存儲設(shè)備用于設(shè)定該矩陣以對一個(gè)或多個(gè)格柵位流以及格柵狀態(tài)輸出進(jìn)行多周期伽羅瓦域線性變換從而在單個(gè)周期內(nèi)提供多個(gè)格柵輸出信道符號或者甚至置換后的格柵輸出通道符號以及新的格柵狀態(tài)。
本發(fā)明特征在于一種伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)，其包括一個(gè)伽羅瓦域線性變換器格柵矩陣以及一個(gè)用于對該矩陣提供一個(gè)或多個(gè)格柵位流中的多個(gè)輸入位以及該矩陣的格柵狀態(tài)輸出的輸入選擇電路。一個(gè)可編程存儲設(shè)備配置該矩陣以對該一個(gè)或多個(gè)格柵位流以及格柵狀態(tài)進(jìn)行多周期伽羅瓦域線性變換從而在單個(gè)周期中提供多個(gè)格柵輸出信道符號以及新的格柵狀態(tài)輸出。
在一優(yōu)選實(shí)施例中該矩陣可包括多個(gè)單元，每個(gè)單元包括一個(gè)“異或”邏輯電路，以及一個(gè)其輸出端連接到該“異或”邏輯電路上而輸入端連接到該輸入選擇電路以接收輸入位組的“與”邏輯電路。該可編程存儲設(shè)備可包括多個(gè)存儲單元，每個(gè)存儲單元編程成使能不同的伽羅瓦域線性變換。可能存在一個(gè)控制器電路，用來重配置該可編程存儲設(shè)備以把格柵輸出信道符號置換到預(yù)定次序中。該控制器電路還可以重配置該可編程存儲設(shè)備以便在該矩陣的每個(gè)行和列中只啟動(dòng)一個(gè)單元從而把一給定的輸入位模式置換成一種不同的輸出位模式。


從下面的對優(yōu)選實(shí)施例和附圖的說明業(yè)內(nèi)人士會想到其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1是依據(jù)本發(fā)明的可重配置伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)的簡化方塊圖；圖2A是典型現(xiàn)有技術(shù)ADSL Modem格柵系統(tǒng)的硬件線性反饋移位寄存器實(shí)現(xiàn)的示意方塊圖；圖2B是圖表I，說明八個(gè)時(shí)鐘周期上圖2的現(xiàn)有技術(shù)ADSL調(diào)制解調(diào)器格柵的四狀態(tài)情況；圖3A是圖1的可重配置伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)更詳細(xì)示意方塊圖；圖3B和3C是圖表II和III，說明圖3A的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)中出現(xiàn)的二種四狀態(tài)情況；圖4是圖3的伽羅瓦域線性變換器矩陣的更詳細(xì)示意圖，其配置成在一個(gè)周期中從輸入位組產(chǎn)生格柵輸出信道符號；圖5是圖3的伽羅瓦域線性變換器矩陣的示意圖，其重配置成在一個(gè)周期中產(chǎn)生對輸入位組置換的格柵輸出信道符號；圖6是圖3的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)的更詳細(xì)示意圖；圖7是帶有可編程存儲設(shè)備的矩陣單元的示意圖；圖8是本發(fā)明的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)的示意方塊圖，具有帶有多個(gè)可編程部件平面和一個(gè)用來配置并再配置它的控制器電路；圖9A-9H示意說明利用本發(fā)明的可編程伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)達(dá)到的置換的樣本。
具體實(shí)施例方式
除了下面說明的優(yōu)選實(shí)施例或各實(shí)施例之外，本發(fā)明能為其它實(shí)施例并且能在各種方式實(shí)現(xiàn)或完成。從而應(yīng)理解，在應(yīng)用上本發(fā)明不受限于下面的說明描述的或在附圖中示出的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和構(gòu)件設(shè)置。
圖1中示出依據(jù)本發(fā)明的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)10，其接收概括地用u3、u2和u1標(biāo)記的一個(gè)或多個(gè)格柵位流中的若干輸入位以及用Sn標(biāo)記的該矩陣的格柵狀態(tài)輸出，該系統(tǒng)從這些輸入產(chǎn)生輸出12以及用Sn+1標(biāo)記的下個(gè)或新的格柵狀態(tài)輸出14。
圖2A中示出在硬件中用線性反饋移位寄存器(LFSR)22實(shí)現(xiàn)的典型格柵系統(tǒng)，例如ADSL調(diào)制解調(diào)器格柵22。線性反饋移位寄存器22包括四個(gè)存儲設(shè)備即觸發(fā)器24、26、28和30，它們代表該線性反饋移位寄存器的狀態(tài)s0、s1、s2和s3。格柵位流u3、u2和u1作為位流u30、u31、u32...u37...、u20、u21、u22、u23...u27...u10、u11、u12、u13...u17...出現(xiàn)在各輸入端32上。位流u3在輸入32上直接提供輸出v0。輸出v1是響應(yīng)u3輸入和u1輸入通過“異或”門34產(chǎn)生的。輸出w0是響應(yīng)u3和u2輸入通過“異或”門36產(chǎn)生的。輸出w1是響應(yīng)所有輸入u3、u2、u1并加上線40上的線性反饋移位寄存器22的輸出狀態(tài)S3通過“異或”門38提供的。盡管格柵系統(tǒng)20響應(yīng)概括地用u3、u2、u1表示的各個(gè)特定格柵位u30、u31、u32...u37...、u20、u21、u22、u23...u27...u10、u11、u12、u13...u17...快速完成運(yùn)算以得到輸出v0、v1、w0、w1，它具有它的硬件專門為ADSL調(diào)制解調(diào)器格柵功能服務(wù)從而不能方便地為其它任何用途重新配置的缺點(diǎn)。
在操作中每個(gè)時(shí)鐘周期下在圖2B的圖表II的列50中示出狀態(tài)s0、s1、s2和s3。
圖2A的格柵專用于完成特定格柵的功能并且在ADSL調(diào)制解調(diào)器格柵的情況下一次只可以處理一個(gè)位，而圖3A的本發(fā)明的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)10a根據(jù)具體應(yīng)用允許的伽羅瓦域線性變換器矩陣的尺寸可以同時(shí)處理四個(gè)、八個(gè)、十二個(gè)、十六個(gè)或任何數(shù)量的位。這在圖3A中示出，其中廣義化格柵位流輸入u10-u13、u20-u23、u30-u33示出全部同時(shí)接收。對第一時(shí)刻或第一個(gè)時(shí)鐘周期用z10到z13-、y20到y(tǒng)23以及x30到x33示出特定的位。由于在該具體例子中GFLT格柵系統(tǒng)10一次接收四位，它的真伽羅瓦域變換器形式下的輸出將代表和第四個(gè)時(shí)鐘周期或圖表I中的三號時(shí)鐘周期對應(yīng)的輸出，這在圖2B中用圖表I的框區(qū)52強(qiáng)調(diào)。從而在圖2B圖表1中的54、56、58和60示出的狀態(tài)s0、s1、s2和s3的值是圖3A中的新格柵狀態(tài)54a、56a、58a和60a。它們是新的格柵狀態(tài)s0n+1、s1n+1s2n+1、s3n+1并且反饋到格柵輸入端s3n、s2n、s1n、s0n。從而依據(jù)本發(fā)明的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)的第一時(shí)刻或第一時(shí)鐘周期產(chǎn)生和現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)20的第四時(shí)鐘周期或3號時(shí)鐘周期相同的輸出。這樣在一個(gè)周期中不是處理一個(gè)位而是處理四個(gè)(或八個(gè)或十二個(gè)或任何其它數(shù)量)的位。相比之下在任何其它軟件可重配置系統(tǒng)為完成此會需要幾個(gè)周期。
在圖3B圖表II中用時(shí)鐘周期0標(biāo)記的下個(gè)或第二時(shí)鐘周期，于列51中把狀態(tài)S0n+1示成是s3、y21(y21是u21的當(dāng)前值)、s0、y20(y20是u20的當(dāng)前值)以及z12(z12是u12的當(dāng)前值)的“異或”組合。這可以展開如第二列53中所示并且接著如第三列55中所示消除冗余(模2加)以提供下個(gè)格柵狀態(tài)，對s1n+1s2n+1s3n+1完成相同的工作。不以圖表形式列出輸出v0、v1、w0和w1，因?yàn)樗鼈兪切盘柕闹苯印爱惢颉苯M合例如如圖4的伽羅瓦域線性變換格柵系統(tǒng)矩陣60上所示?？梢钥闯?，通過使能矩陣60的選定行和列相交處的“異或”門單元62得到圖表I和II中所需的輸出。例如，參照圖3B的圖表II，s3的值可以看成是s1、s2、s3、u21、u22、u13和u10的“異或”組合，而例如對于w03其表達(dá)式應(yīng)是u33和u23的簡單“異或”運(yùn)算，對于v12它會是u32和u12的“異或”，等等。這樣在單個(gè)周期的運(yùn)算中可以處理四個(gè)位以便提供輸出和狀態(tài)，而在諸如圖2A的ADSL調(diào)制解調(diào)器格柵所示的硬件實(shí)現(xiàn)下這通常需要四個(gè)周期，另外在可重配置的軟件實(shí)現(xiàn)下則需要多得多的運(yùn)算周期。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是于該矩陣在按任何希望的次序操縱輸出的靈活性從而可以在希望的形式下裝配格柵輸出信道符號。例如，代替如圖4中所示在單個(gè)周期后給出輸出(其中組合從0到3的所有w1，從0到3的所有w0，并且組合所有v1和所有v0)，可以替代地如圖5中所示組合w1[3]、wo[3]、v1[3]、v0[3]，組合w1[2]、w0[2]、v1[2]、v0[2]，等等。
圖6的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)可包括矩陣70和輸入選擇電路72，該電路72可包括輸入或“u”寄存器74、狀態(tài)或“s”寄存器76、若干多路復(fù)用器78、80、82、84以及對應(yīng)數(shù)量的鎖存器86、88、90、92。最初，由于所有的狀態(tài)“s”為零，寄存器76的級94上的所有輸入都為零。在輸入寄存器74的第一級96上不存在格柵位流位組，但是存在先前識別的格柵位流位組級98上的位u10、u11、u12、u13；級100上的位u20、u21、u22、u23；以及級102上的位u30、u31、u32、u33。當(dāng)它們和寄存器76的級94中的零狀態(tài)一起存在時(shí)，伽羅瓦域線性變換器矩陣60b立即在一個(gè)周期中預(yù)測輸出并且在輸出寄存器104中產(chǎn)生它?，F(xiàn)在狀態(tài)條件s00、s01、s02、s03也駐留在輸出寄存器104中并反饋到狀態(tài)寄存器76的級94，接著下一組四個(gè)位中的每一組和該狀態(tài)一起處理以在輸出寄存器104中提供下個(gè)輸出，從而執(zhí)行參照圖3A、3B、4和5解釋的運(yùn)算。圖7中的每個(gè)單元62a可以包括一個(gè)輸出端112和下個(gè)單元連接并且輸入端114和前一個(gè)單元的輸出連接的“異或”門110，但是行中第一單元的輸入端和零連接而各行中的最后一個(gè)單元代表該矩陣的輸出?！芭c”門116對“異或”門110提供另一個(gè)輸入，并且可編程存儲設(shè)備即觸發(fā)器118響應(yīng)線120上的寫信號和控制“與”門116的禁止從而啟動(dòng)單元62a。如圖6中所示每個(gè)可編程存儲單元或觸發(fā)器118可以在一個(gè)分立平面122上獨(dú)立于其余單元實(shí)現(xiàn)。接著該控制電路簡單地定址觸發(fā)器的可編程平面122以便配置或重新配置該矩陣從而為任何具體的格柵實(shí)現(xiàn)服務(wù)。
這在圖8中圖解示出，其中控制器電路130，例如DSP、微處理器或序列發(fā)生器，控制一個(gè)或多個(gè)存儲平面122、122a、122b、122n。在美國專利3,658,864中示出伽羅瓦域線性變換器和輔助電路的結(jié)構(gòu)，本文整體收錄它作為參考?？删幊檀鎯υO(shè)備122、122a、122b...122n的編程不限于只為不同的格柵操作重配置該矩陣，而是還可以在格柵運(yùn)算之間重配置它，例如完成格柵輸入位流和格柵輸出信道符號之間的各種置換。存在二種通過重配置矩陣60的啟動(dòng)單元62實(shí)現(xiàn)的置換類型。第一類型涉及輸入和輸出位組數(shù)量相等的置換。在此情況下對矩陣的每個(gè)行和列只啟動(dòng)一個(gè)單元。第二類型涉及輸出位多于輸入位的置換(擴(kuò)展)。在此情況下在矩陣的每行中只啟動(dòng)一個(gè)單元。在圖9A-9H中示出這二種類型的典型置換，其中圖9A代表位前后交換(BitFlip)置換，圖9B代表位交織(Bit Interleave)置換，圖9C代表字節(jié)對換(Byte Swap)置換，圖9D代表位去交織(Bit Deinterleave)，圖9E代表字節(jié)拆包(Byte Unpack)，圖9F代表位擴(kuò)展(Bit Expand)，圖9G代表字節(jié)打包(Byte Pack)，而圖9H代表右移位和合并字節(jié)(Shift Right and Merge Byte)。
下述例案整體收錄作為參考Stein等2002年1月18日申請的標(biāo)題為“GALOIS FIELD LINEAR TRANSFORMER(伽羅瓦域線性變換器)”的美國專利申請10/051,533號(AD-239J)；Stein等2002年6月12日申請的標(biāo)題為“PROGRAMMABLE DATA ENCRYPTIONENGINE(可編程數(shù)據(jù)加密機(jī))”的美國專利申請10/170,267號(AD297J)；Stein等2002年5月1日申請的標(biāo)題為“PROCONFIGURABLE INPUT GALOIS FIELD LINEARTRANSFORMER SYSTEM(可重配置輸入伽羅瓦域線性變換器系統(tǒng))”的美國專利申請10/136,170號(AD-300J)。
盡管在一些圖中而并未在另一些圖中示出本發(fā)明的特定特征，這只是出于方便，因?yàn)槊糠N特征可以和依據(jù)本發(fā)明的其它特征中的任一個(gè)或全部進(jìn)行組合。本文使用的詞“包含”、“包括”、“具有”和“帶有”是廣泛和綜合地解釋并且不限制任何物理互連。另外，本申請中公開的任何實(shí)施例并不應(yīng)當(dāng)成是唯一可能的實(shí)施例。
業(yè)內(nèi)人士會從下面的權(quán)利要求書可以設(shè)想到其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種伽羅瓦域線性變換器(GFLT)格柵系統(tǒng)，包括一個(gè)GFLT矩陣；一個(gè)輸入選擇電路，用于對所述矩陣提供在一個(gè)或多個(gè)格柵位流中的多個(gè)輸入位以及所述矩陣的一個(gè)格柵狀態(tài)輸出；以及一個(gè)可編程存儲設(shè)備，用于把所述矩陣配置成對所述一個(gè)或多個(gè)格柵位流以及格柵狀態(tài)輸出執(zhí)行多周期伽羅瓦域線性變換，以在單個(gè)周期中提供多個(gè)格柵輸出信道符號和新的格柵狀態(tài)輸出。
2.如權(quán)利要求1的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)，其中所述矩陣包括多個(gè)單元，每個(gè)單元包括一個(gè)“異或”邏輯電路，以及一個(gè)“與”電路，其輸出端和該“異或”邏輯電路連接而輸入端和用于接收輸入位組的所述輸入選擇電路連接。
3.如權(quán)利要求1的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)，其中所述可編程存儲設(shè)備包括多個(gè)存儲單元，每個(gè)存儲單元被編程以啟動(dòng)一個(gè)不同的伽羅瓦域線性變換。
4.如權(quán)利要求1的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)包括一個(gè)控制器電路，用于重配置所述可編程存儲設(shè)備以將所述格柵輸出信道符號置換成預(yù)定次序。
5.如權(quán)利要求1的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)，包括一個(gè)控制器電路，用于重配置所述可編程存儲設(shè)備以只啟動(dòng)所述矩陣的每個(gè)行和列中的一個(gè)單元從而將給定輸入位模式置換成一個(gè)不同的輸出位模式。
6.如權(quán)利要求1的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)，其中所述輸入選擇電路包括一個(gè)輸入寄存器、一個(gè)狀態(tài)寄存器和一個(gè)切換系統(tǒng)電路，用于選擇性地將來自所述輸入寄存器和狀態(tài)寄存器之一或二者的數(shù)據(jù)輸入到所述矩陣。
7.如權(quán)利要求1的伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)包括一個(gè)控制器電路，用于重配置所述可編程存儲設(shè)備以只啟動(dòng)所述矩陣的每行中的一個(gè)單元，從而將給定的輸入位模式擴(kuò)展成一個(gè)不同的輸出位模式。
8.一種伽羅瓦域線性變換器(GFLT)格柵系統(tǒng)，包括一個(gè)GFLT矩陣；一個(gè)輸入選擇電路，用于向所述矩陣提供一個(gè)或多個(gè)格柵位流中的多個(gè)輸入位以及所述矩陣的一個(gè)格柵狀態(tài)輸出；以及一個(gè)可編程存儲設(shè)備，用于將所述矩陣配置成對所述一個(gè)或多個(gè)格柵位流和格柵狀態(tài)輸出執(zhí)行多周期伽羅瓦域線性變換，以在單個(gè)周期中提供多個(gè)置換后的格柵輸出信道符號以及新的格柵狀態(tài)輸出。
全文摘要
一種伽羅瓦域線性變換器格柵系統(tǒng)包括一個(gè)伽羅瓦域線性變換器矩陣；一個(gè)輸入選擇電路，用于對該矩陣提供一個(gè)或多個(gè)格柵位流中的多個(gè)輸入位以及該矩陣的格柵狀態(tài)輸出；以及一個(gè)可編程存儲設(shè)備，用于把該矩陣配置成對該一個(gè)或多個(gè)格柵位流以及格柵狀態(tài)輸出進(jìn)行多周期伽羅瓦域線性變換從而在單個(gè)周期中提供多個(gè)格柵輸出信道符號以及新的格柵狀態(tài)輸出。
文檔編號G06F15/00GK1926531SQ200480014207
公開日2007年3月7日 申請日期2004年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月8日
發(fā)明者優(yōu)素伏·施泰因, 哈伊姆·樸瑞姆 申請人:阿納洛格裝置公司