交織
基本信息
詞語概念
基本資料
釋義:指的是兩股車流在短距離內連續進行合流、分流的交通現象。
基本解釋
[interweave] 錯綜複雜地合為一體
喜悅和驚異的感情交織在一起[1]
引證解釋
1. 謂穿梭往來。
清錢謙益《羅延光授文林郎制》:"傳遽交織，而野無勞人。"
2. 縱橫交錯或錯綜複雜地合在一起。
李准《不能走那條路》:"密密的綠葉子交織在一起，象一團帳幕。"秦牧《藝海拾貝·哲人小孩》:"思想家的銳利和童稚的純真互相交織着，形成一種能夠緊緊攫住人心的藝術風格。"[1]
基本原理
交織其實是通信系統中進行數據處理而採用的一種技術，交織器從其本質上來說就是一種實現最大限度的改變信息結構而不改變信息內容的器件。從傳統上來講就是使信道傳輸過程中所突發產生集中的錯誤最大限度的分散化。因此，具體來講也許數據置亂器這個稱呼更加符合交織器其本質，會讓人們對交織器的基本工作機理有更多的感性認識。
在陸地移動通信這種變參信道上，比特差錯經常是成串發生的。這是由於持續較長的深衰落谷點會影響到相繼一串的比特。然而，信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才有效。為了解決這一問題，希望能找到把一條消息中的相繼比特分散開的方法，即一條消息中的相繼比特以非相繼方式被發送。這樣，在傳輸過程中即使發生了成串差錯，恢復成一條相繼比特串的消息時，差錯也就變成單個(或長度很短)，這時再用信道編碼糾錯功能糾正差錯，恢復原消息。這種方法就是交織技術。
假定由一些4比特組成的消息分組，把4個相繼分組中的第1個比特取出來，並讓這4個第1比特組成一個新的4比特分組，稱作第一幀，4個消息分組中的比特2~4，也作同樣處理，如圖3-30所示。
然後依次傳送第1比特組成的幀，第2比特組成的幀，……。在傳輸期間，幀2丟失，如果沒有交織，那就會丟失某一整個消息分組，但採用了交織，僅每個消息分組的第2比特丟失，再利用信道編碼， 全部分組中的消息仍能得以恢復，這就是交織技術的基本原理。概括地說，交織就是把碼字的b個比特分散到n個幀中，以改變比特間的鄰近關係，因此n值越大，傳輸特性越好，但傳輸時延也越大，所以在實際使用中必須作折衷考慮。
基本類型
規則交織器
分組交織器生成示意圖規則交織器是最早應用於信道編碼中的，其實它就是通常我們所說的分組交織器，也就是行讀列出或列讀行出的交織器，從圖3這個簡單的3 x 3 交織矩陣可以看出一共有32種交織方式的存在，然而這32種讀法中雖然有許多在形式上不同，但就其本質來講所表現的特性卻是完全一致的。所以它們又可以歸納為有限的四種形式，我們用L代表左，R代表右，T代表上，B代表下，則這四種交織器依次可以表示成:LR/TB，LR/BT，RL/TB ，RL/BT 。其中LR 表示由左至右寫人，TB 表示由上至下讀出，其它的表示形式也依此類推。有文獻對第二、三種交織器進行了詳細的比較稱之為典型的分組交織器，最後推出第二種交織器比較好，但是此種交織方式對於奇數行乘以奇數列的方陣來說，會由於交織前後的不動點太多而使交織前後的相關性很大，而如果採用第一、四種交織則效果會更好，這是由於用此交織方式在交織前後的不動點最多為1 ，從而大大減小了信息之間的相關性。
不規則交織器
其實不規則交織器的形式大部分是由我們上面所提及的4種分組交織器演變而來的，主要有對角交織器、螺旋交織器、奇偶交織器等形式，對角交織器和螺旋交織器都是採用行寫而對角讀出的方式，兩者不同是在於對角交織器是行寫然後從第一行的第一個元素開始以對角方式讀出，而螺旋交織器則是從最後一行的第一個元素開始以對角的方式讀出，具體的示意圖如圖所示。
交織方式示意圖圖中所示的是3 x 3的交織矩陣，箭頭所示的方向便為讀寫方向，從總體上來說這兩種交織器是由分組交織器演變而來的，其性能要比典型的分組交織器好一些。而下面提到的奇偶交織器並不是一種獨立的交織器生成方法，而是配合刪余技術在交織器生成時加上限制條件的一種方法。刪余技術其實就是在編譯碼過程中將信息以刪余截短碼的形式送入信道，收端通過加入模擬零的方式加以恢復，這本身對碼元的糾錯能力將打折扣，但是卻能提高編碼效率。因此，刪余技術在編碼中通常被廣泛使用，但研究者發現，在Turbo碼中因為應用此技術而帶來的影響比在其應用於其它的傳統編碼中的影響會更大，這是因為在Turbo碼中冗餘位的作用很大，正是亂序編碼產生的冗餘位才引入了交織器的隨機性，一般的編碼在採取了刪余技術以後，冗餘位對信息位的保護是平衡的，而在Turbo碼中由於交織器的使用，如果採取不恰當的交織方式就會有較壞的情況發生，即有可能是有的信息位有重複的對應冗餘位送入信道而有的信息位卻無對應的冗餘位送入信道，這就造成了冗餘位對信息位保護不均的現象，也勢必會影響碼元的糾錯能力。為此採用奇偶交織方式就可以很好的解決這個問題，它會在生成截短Turbo碼的同時，每次分別將經由編碼器對應於輸入的奇數和偶數信息位所產生的冗餘位交替的送往信道，這樣就可以保證信息序列中的每一位均有對應的元余位通過信道傳輸送抵至譯碼器，從而使編譯碼器工作在正常狀態下。
隨機交織器
隨機交織器是興起的一種交織器，其實我們也可以說它是隨着Turbo碼的產生而被日益廣泛的應用起來的。顧名思義，隨機交織器應該實現的思想便是隨機交織過程，但是我們所說的隨機交織器大部分恰當的來講應該稱之為偽隨機交織器。這是因為從Turbo碼的編譯碼器結構可以看出 。
Turbo碼編譯碼其結構框圖譯碼器中的交織器是要與編碼器中的交織器相對應的。而分組交織器是以規則的順序進行交織的，所以在收發兩端可以通過一定的協議來確定交織器的工作方式。但是在採用了隨機交織器的Turbo碼系統中，由於對於每一組信息序列所產生的交織後的結果是隨機性的，而譯碼器則要求對每幀數據都要有相應的交織順序，所以在傳輸編碼序列的同時，在信道上還要傳輸交織器的信息，這不僅加大譯碼器的複雜度，而且也加大了信道負載，而且如果在中途交織器信息出現錯誤，則會使譯碼的誤碼增多，所以所採用的隨機交織器都是偽隨機的，是事先經過隨機選擇而生成的一種性能較好的交織方式，然後將其做成表的形式存儲起來而進行讀取的。
隨機交織器的隨機性能主要取決於隨機數的產生方式、交織器主要參數S、取值的選取等方面。主要有利用基於線性取余貝斯-拉姆洗牌技術以及對系統時鐘進行隨機抽樣產生隨機數的方法。
除了隨機數的產生方法不同之外，人們將目光都投向了如何利用交織器的主要參數而設計出較好的隨機交織器這一方向上來，由此我們介紹幾種基本的隨機交織器。
1. S-隨機交織器這種交織器其實隨機數的產生是與其它交織器一樣的，只不過它有一個附加條件，要求在交織前的信息序列長為S的各信息位在交織後必須相鄰大於S+1個單位，其實也就是讓交織器擁有最大分散因子參數的特性。在Turbo碼中採用的大部分都是這種交織器或是由此而情變出的S-隨機交織器。2. T-隨機交織器這種交織器其實是一種特殊的隨機交織器，它要求碼字中的任何一對相鄰的信息位在交織後的距離要大於整個碼的約束長度，它只適合於那些由重量為2且兩個"1" 信元相鄰K個單位的碼而產生的最小漢明重量的信息序列。一般來講，只有採用K3的卷積碼才能產生出符合此種要求的隨機交織器。3. S-T-隨機交織器此交織器其實是對S-隨機交織器和T-隨機交織器兩種產生條件的綜合，實現起來就更加困難了，屬於較為特殊的隨機交織器。
綜上所述，從總體上來講S隨機交織器比較容易生成，而且生成速度較快，是較為理想的隨機交織器，而其它兩種只是在特殊場合下才得以應用。所以應用的大部分隨機交織器應該都是屬於S-隨機交織器。我們在下面提到的隨機交織器都是指S-隨機交織器。