專利名稱：一種維特比譯碼裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種維特比譯碼裝置和方法，尤其是一種提高維特比截短譯碼糾錯能力的裝置和方法。
背景技術(shù)：
信道編碼是數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的有效方法，維特比譯碼主要是針對卷積碼這種信道編碼方式的譯碼技術(shù)，其基本思想是對接收序列與所有可能的發(fā)送序列進(jìn)行比較，從中選擇與接收序列漢明距離最小的發(fā)送序列作為譯碼輸出。這種譯碼對離散的隨機錯碼有很好的糾錯能力，對連續(xù)的突發(fā)錯碼的糾錯能力有限，最佳的維特比譯碼性能是在整幀，即全部信息接收完畢之后再找出最佳路徑作為譯碼結(jié)果，但當(dāng)發(fā)送序列較長時，需要的存儲量很大，同時也使得譯碼延時過長，不能滿足實時通信的要求。所以目前維特比譯碼具體實現(xiàn)通常都會采取截短譯碼的方式，即當(dāng)譯碼器中存儲的路徑長度達(dá)到某個指定譯碼深度L 時，就選取量度最小的一條路徑作為幸存路徑，并根據(jù)編碼規(guī)則輸出對應(yīng)的信息碼元，然后再計算下一級L深度的幸存路徑，對(n，k，N)的卷積形式(k為每組輸入二進(jìn)信息碼元的數(shù)目，n為編碼輸出組碼元的數(shù)目，N為約束長度)而言,通常取L>5KN-1 (L為k的整數(shù)倍)。基本的做法如附圖I所示，各功能單元配合實現(xiàn)維特比截短譯碼，其中回溯長度即是譯碼深度L。截短譯碼方式把輸入的一長串序列分為了若干段，給相鄰段序列銜接處的譯碼增添了錯誤概率。實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銜接處出現(xiàn)對于整幀譯碼能夠糾正過來的突發(fā)錯碼時，截短譯碼方式卻無法保障該處結(jié)果的準(zhǔn)確性。以(2，1，7)的卷積碼形式，幀長550，譯碼深度為35的例子做說明，維特比譯碼器中長串的輸入序列被分成的段落結(jié)束位置分別是70、140、210、280…，當(dāng)這些結(jié)束位置附近一旦出現(xiàn)突發(fā)錯碼(該突發(fā)錯碼在(2，1，7)卷積形式的維特比整幀譯碼容忍范圍內(nèi))，則會在最終結(jié)果序列的35、70、105、140…附近出現(xiàn)錯誤譯碼。雖然在銜接處出現(xiàn)突發(fā)錯碼的概率并不是很高，但是當(dāng)分出的序列數(shù)越多時，譯碼錯誤的概率也會隨之增高，這樣不利于維特比截短譯碼的大規(guī)模及高效應(yīng)用。申請?zhí)枮?2121004. 7，公開號為CN 1159933C的中國發(fā)明專利“通用的卷積編碼器和維特比譯碼器”中設(shè)計的通用維特比譯碼器即是在附圖I的基礎(chǔ)上添加了控制單元，能夠?qū)L、碼率、約束長度、生成多項式及信道類型進(jìn)行參數(shù)配置，以真正實現(xiàn)通用性，其中提及到“在譯碼器接口電路處設(shè)置一個門限比較電路，當(dāng)幀長低于某一門限時，采用結(jié)尾譯碼算法，當(dāng)幀長超過某一門限時，采用截短譯碼算法”，但并沒有提出截短譯碼算法在銜接處的不足及解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種針對維特比截短譯碼方式中銜接處突發(fā)干擾消除的方法，通過所譯卷積碼(n，k，N)的形式以及輸入信號的可靠性，自適應(yīng)確定擴展碼元長度，再根據(jù)擴展碼元的長度調(diào)整輸入緩存及選擇單元、路徑度量存儲單元及回溯單元的處理方式，以規(guī)避銜接處突發(fā)錯碼帶來的錯誤譯碼，提高維特比截短譯碼性能，達(dá)到同維特比整幀譯碼相當(dāng)?shù)淖g碼效果。
本發(fā)明提供一種維特比譯碼裝置，包含輸入緩存及選擇單元，用于接收數(shù)據(jù)輸入和信號時鐘；分支度量單元，用于將所述輸入緩存及選擇單元的輸出數(shù)據(jù)分成不同的分支和計算路徑度量值；加-比-選單元，用于累加所述分支度量單元輸出的路徑度量值，選取出幸存路徑；路徑度量存儲單元，用于存儲所述加-比-選單元輸出的路徑度量值，并返回給所述加-比-選單元做累加的初始值；幸存路徑存儲單元，用于存儲所述加-比-選單元選取出的所述幸存路徑；回溯單元，用于根據(jù)所述幸存路徑存儲單元輸出的所述幸存路徑中，選取出最佳路徑，并做回溯處理，輸出譯碼結(jié)果；所述裝置還包括信號可靠性測試單元，用于對信號測試并輸出信號可靠度數(shù)據(jù)；碼元擴展單元，用于根據(jù)所述信號可靠度數(shù)據(jù)和卷積碼形式，計算出需要擴展的碼元長度，并將所述碼元長度輸出到所述輸入緩存及選擇單元和所述回溯單元，用于碼元擴展。更進(jìn)一步，所述信號可靠性測試單元對輸入信號進(jìn)行實時檢測，輸出所述信號可靠度數(shù)據(jù)。更進(jìn)一步，所述信號可靠性測試單元對所述回溯單元的所述譯碼結(jié)果進(jìn)行實時檢測，輸出所述信號可靠度數(shù)據(jù)。更進(jìn)一步，所述輸入緩存及選擇單元根據(jù)維特比譯碼(n, k, N)的卷積形式、所述碼元長度M，和回溯長度L，將輸入的整幀數(shù)據(jù)劃分成長度為
I (I+ M)的段落序列。更進(jìn)一步，輸入數(shù)據(jù)幀長小于fU + M)，則直接采用結(jié)尾譯碼算法。更進(jìn)一步，每一所述段落序列的最后擴展P個碼元，卜fM，，且上一段落序列擴展的P個碼元，同時作為下一段序列開始的P個碼元。更進(jìn)一步，所述加-比-選單元狀態(tài)數(shù)和加-比-選分支單元數(shù)均為2K(N_D，所述加-比-選單元對每一狀態(tài)處可能的路徑度量進(jìn)行累加，并選取最小度量處的路徑作為該狀態(tài)的幸存路徑。更進(jìn)一步，所述路徑度量存儲單元在存儲路徑長度等于回溯長度時，記錄此刻的路徑度量值，且在下一段落序列開始時，回送到所述加-比-選單元作為初始值。更進(jìn)一步，所述回溯單元根據(jù)所述碼元擴展單元的所述碼元長度，當(dāng)路徑存儲長度達(dá)到L+M時，標(biāo)志本段落序列譯碼完成，且開始在所述幸存路徑存儲單元中選取路徑度量值最小的作為最佳路徑，選取最佳路徑的前L長度序列作為該段落的譯碼結(jié)果輸出。更進(jìn)一步，所述裝置還包括參數(shù)配置及控制單元，用于接收配置參數(shù)信息，所述參數(shù)包括幀長、卷積碼形式和回溯長度，并對所述輸入緩存及選擇單元，所述分支度量單元，所述加-比-選單元，所述碼元擴展單元和所述回溯單元進(jìn)行初始化操作。本發(fā)明還提供一種維特比譯碼方法，所述方法包括
步驟一，進(jìn)行信號可靠度檢測；
步驟二，確定擴展碼元長度M ；步驟三，根據(jù)卷積碼形式(n，k, N)、碼元長度M和回溯長度L對所述輸入數(shù)據(jù)做截短處
理；
步驟四，判斷輸入數(shù)據(jù)幀長是否大于f P + ，是，則進(jìn)行步驟五，否，則對所述數(shù)據(jù)進(jìn)
行結(jié)尾譯碼后，跳轉(zhuǎn)到步驟九；
步驟五，進(jìn)行分支度量計算；
步驟六，循環(huán)進(jìn)行加-比-選操作，并存儲結(jié)果，直到路徑存儲長度為L+M時，轉(zhuǎn)到步驟
七；
步驟七，在所有存儲路徑中判斷最佳匹配路徑，并回溯所述最佳匹配路徑前L長度的序列作為譯碼結(jié)果；
步驟八，判斷整幀數(shù)據(jù)是否完成，是，則跳轉(zhuǎn)到步驟九，否，則跳轉(zhuǎn)到步驟一，且步驟六中所述加-比-選單元取上一輪路徑存儲長度為L時的存儲值作為初始值；
步驟九，譯碼結(jié)束，輸出結(jié)果。更近一步，所述步驟一中所述信號可靠度檢測是對所述輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行實時檢測，輸出信號可靠度數(shù)據(jù)。更近一步，所述步驟一中所述信號可靠度檢測是對所述譯碼結(jié)果進(jìn)行實時檢測，輸出信號可靠度數(shù)據(jù)。更近一步，在所述步驟一之前，增加參數(shù)配置步驟，根據(jù)控制要求，配置相應(yīng)的參數(shù)。更近一步，所述參數(shù)包括，幀長、卷積碼形式(n，k, N)和回溯長度L。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，能有效提高對突發(fā)錯碼的糾錯能力；該方法具有針對性強，實時調(diào)整，操作簡單，易實現(xiàn)的優(yōu)點。


圖I是傳統(tǒng)維特比譯碼器的功能單元框 圖2是本發(fā)明實施例的一種維特比譯碼器功能單元框 圖3是本發(fā)明實施例數(shù)據(jù)分段示意 圖4是本發(fā)明一種實施例數(shù)據(jù)處理流程 圖5是本發(fā)明實施例的一種維特比譯碼器功能單元框 圖6是本發(fā)明實施例的一種維特比譯碼器功能單元框 圖7是本發(fā)明一種實施例數(shù)據(jù)處理流程 圖8是本發(fā)明仿真測試性能比較圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并、不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明是在傳統(tǒng)的維特比譯碼操作基礎(chǔ)上，增添了信號可靠性測試及碼元擴展功能單元，具體的實施方式包括針對某一特定(n，k，N)卷積形式的維特比譯碼，可以任意配置(n，k，N)形式的通用性維特比譯碼；帶前導(dǎo)信號可靠性檢測的實施方式，帶反饋信號可靠性檢測的實施方式等。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)識到，使用本發(fā)明的方案還可以實現(xiàn)許多可選的實施例，并且本發(fā)明并不限于用于講解目的的實施例。本發(fā)明第一種實施例
附圖2為針對某一特定(n，k, N)卷積形式的改進(jìn)維特比譯碼功能框圖，回溯長度設(shè)定為L，201為信號可靠性測試單元；202為碼元擴展單元，203為輸入緩存及選擇單元，204為分支度量單元，205為加-比-選單元，206為路徑度量存儲單元，207為幸存路徑存儲單元，208為回溯單元。這里假定該特定卷積碼形式為(2，I, 7)，回溯長度L設(shè)定為35。具體工作原理及技術(shù)要點是
信號可靠性測試單元201要在整幀數(shù)據(jù)輸入的過程中，對信號進(jìn)行實時檢測，主要針對連續(xù)的突發(fā)錯碼，得出信號可靠度指標(biāo)；
碼元擴展單元202，根據(jù)卷積碼形式(n，k，N)，以及接收到的信號可靠性指標(biāo)(主要是連續(xù)突發(fā)錯碼的碼元數(shù)目X)，能夠自適應(yīng)的調(diào)整出需要擴展的碼元長度M，調(diào)整的過程遵循公式(I):
權(quán)利要求
1.一種維特比譯碼裝置，包含輸入緩存及選擇單元，用于接收數(shù)據(jù)輸入和信號時鐘；分支度量單元，用于將所述輸入緩存及選擇單元的輸出數(shù)據(jù)分成不同的分支和計算路徑度量值；加-比-選單元，用于累加所述分支度量單元輸出的路徑度量值，選取出幸存路徑；路徑度量存儲單元，用于存儲所述加-比-選單元輸出的路徑度量值，并返回給所述加-比-選單元做累加的初始值；幸存路徑存儲單元，用于存儲所述加-比-選單元選取出的所述幸存路徑；回溯單元，用于根據(jù)所述幸存路徑存儲單元輸出的所述幸存路徑中，選取出最佳路徑，并做回溯處理，輸出譯碼結(jié)果；其特征在于，所述裝置還包括信號可靠性測試單元，用于對信號測試并輸出信號可靠度數(shù)據(jù)；碼元擴展單元，用于根據(jù)所述信號可靠度數(shù)據(jù)和卷積碼形式，計算出需要擴展的碼元長度，并將所述碼元長度輸出到所述輸入緩存及選擇單元和所述回溯單元，用于碼元擴展。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的維特比譯碼裝置，其特征在于，所述信號可靠性測試單元對輸入信號進(jìn)行實時檢測，輸出所述信號可靠度數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的維特比譯碼裝置，其特征在于，所述信號可靠性測試單元對所述回溯單元的所述譯碼結(jié)果進(jìn)行實時檢測，輸出所述信號可靠度數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的維特比譯碼裝置，其特征在于，所述輸入緩存及選擇單元根據(jù)維特比譯碼(n，k, N)的卷積形式、所述碼元長度M，和回溯長度L，將輸入的整幀數(shù)據(jù)劃分成長度為
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的維特比譯碼裝置，其特征在于，輸入數(shù)據(jù)幀長小于
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的維特比譯碼裝置，其特征在于，每一所述段落序列的最后擴展P個碼元，
7.根據(jù)權(quán)利要求I，4所述的維特比譯碼裝置，其特征在于，所述加-比-選單元狀態(tài)數(shù)和加-比-選分支單元數(shù)均為2k(n_d，所述加-比-選單元對每一狀態(tài)處可能的路徑度量進(jìn)行累加，并選取最小度量處的路徑作為該狀態(tài)的幸存路徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，4所述的維特比譯碼裝置，其特征在于，所述路徑度量存儲單元在存儲路徑長度等于回溯長度時，記錄此刻的路徑度量值，且在下一段落序列開始時，回送到所述加-比-選單元作為初始值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，4所述的維特比譯碼裝置，其特征在于，所述回溯單元根據(jù)所述碼元擴展單元的所述碼元長度，當(dāng)路徑存儲長度達(dá)到L+M時，標(biāo)志本段落序列譯碼完成，且開始在所述幸存路徑存儲單元中選取路徑度量值最小的作為最佳路徑，選取最佳路徑的前L長度序列作為該段落的譯碼結(jié)果輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至8任一項所述的維特比譯碼裝置，其特征在于，所述裝置還包括參數(shù)配置及控制單元，用于接收配置參數(shù)信息，所述參數(shù)包括幀長、卷積碼形式和回溯長度，并對所述輸入緩存及選擇單元，所述分支度量單元，所述加-比-選單元，所述碼元擴展單元和所述回溯單元進(jìn)行初始化操作。
11.一種維特比譯碼方法，其特征在于，所述方法包括 步驟一，進(jìn)行信號可靠度檢測； 步驟二，確定擴展碼元長度M ； 步驟三，根據(jù)卷積碼形式(n，k, N)、碼元長度M和回溯長度L對所述輸入數(shù)據(jù)做截短處理； 步驟四，判斷輸入數(shù)據(jù)幀長是否大于‘& [ +，是，則進(jìn)行步驟五，否，則對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)尾譯碼后，跳轉(zhuǎn)到步驟九； 步驟五，進(jìn)行分支度量計算； 步驟六，循環(huán)進(jìn)行加-比-選操作，并存儲結(jié)果，直到路徑存儲長度為L+M時，轉(zhuǎn)到步驟七； 步驟七，在所有存儲路徑中判斷最佳匹配路徑，并回溯所述最佳匹配路徑前L長度的序列作為譯碼結(jié)果； 步驟八，判斷整幀數(shù)據(jù)是否完成，是，則跳轉(zhuǎn)到步驟九，否，則跳轉(zhuǎn)到步驟一，且步驟六中所述加-比-選單元取上一輪路徑存儲長度為L時的存儲值作為初始值； 步驟九，譯碼結(jié)束，輸出結(jié)果。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的維特比譯碼方法，其特征在于，所述步驟一中所述信號可靠度檢測是對所述輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行實時檢測，輸出信號可靠度數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的維特比譯碼方法，其特征在于，所述步驟一中所述信號可靠度檢測是對所述譯碼結(jié)果進(jìn)行實時檢測，輸出信號可靠度數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13所述的維特比譯碼方法，其特征在于，在所述步驟一之前，增加參數(shù)配置步驟，根據(jù)控制要求，配置相應(yīng)的參數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的維特比譯碼方法，其特征在于，所述參數(shù)包括，幀長、卷積碼形式(n，k，N)和回溯長度L。
全文摘要
一種維特比譯碼裝置，包含輸入緩存及選擇單元，分支度量單元，加-比-選單元，路徑度量存儲單元，路徑幸存存儲單元，回溯單元，所述裝置還包括信號可靠性測試單元，用于對信號測試并輸出信號可靠度數(shù)據(jù)；碼元擴展單元，用于根據(jù)所述信號可靠度數(shù)據(jù)，計算出需要擴展的碼元長度，并將所述碼元長度輸出到所述輸入緩存及選擇單元和所述回溯單元，用于碼元擴展。采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，能有效提高對突發(fā)錯碼的糾錯能力；該方法具有針對性強，實時調(diào)整，操作簡單，易實現(xiàn)的優(yōu)點。
文檔編號H03M13/41GK102655415SQ20121011666
公開日2012年9月5日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者李帥 申請人:東莞市泰斗微電子科技有限公司