專利名稱：用于檢測(cè)維特比譯碼器中同步的方法和電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的維特比譯碼器，特別是用于檢測(cè)維特比譯碼器中同步和異步的方法和電路。
正如已知技術(shù)中，卷積編碼器是以碼的信息率R和約速長(zhǎng)度K為特征的。當(dāng)一個(gè)信息串的K信息比特編碼成一個(gè)碼串的n碼比特時(shí)，碼的信息率R為k/n。例如，如果一個(gè)信息串的一個(gè)信息比特是用一個(gè)串的兩個(gè)碼比特表示的，則該信息率R為1/2。碼的信息率R也稱做編碼比率。約束長(zhǎng)度K是指確定區(qū)段的信息比特所影響的范圍，并由K＝(m+1)n表示，其中m是一個(gè)編碼發(fā)生器多項(xiàng)式的冪m，n是部分區(qū)段的長(zhǎng)度。
卷積碼是一種將信息在一個(gè)字塊內(nèi)編碼的碼并且前面的字塊的信息影響當(dāng)前字塊。被編碼的字塊稱作碼塊組。
卷積編碼器可以產(chǎn)生多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)。特別是如果卷積編碼器中帶有的延遲元件的數(shù)量是d，由于每個(gè)延遲元件要以產(chǎn)生邏輯“1”或“0”，因此該卷積編碼器以產(chǎn)生2d個(gè)內(nèi)部狀態(tài)。每次提供K信息比特的信息串，卷積編碼器從一個(gè)內(nèi)部狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一種狀態(tài)。卷積編碼器內(nèi)部狀態(tài)變化的方式是用該技術(shù)中熟知的格式轉(zhuǎn)換圖表示的。由于它們的變化并且相對(duì)于表示時(shí)間的水平軸繪制，格式轉(zhuǎn)換圖表示內(nèi)部狀態(tài)。傳送信息時(shí)，即當(dāng)信息碼成編碼串時(shí)，卷積編碼的內(nèi)部狀態(tài)從初始狀態(tài)變換成最終狀態(tài)。
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)接收由卷積編碼器從信息串編碼，通過(guò)傳輸路徑的編碼數(shù)的維特比譯碼器中同步的方法，并用維特比算法將接收到的編碼數(shù)據(jù)譯碼。
正如該技術(shù)中所熟的，在衛(wèi)星通信中對(duì)信息傳送采用糾錯(cuò)編碼要求接收機(jī)在發(fā)射機(jī)正確識(shí)別碼組的劃分時(shí)將接收到的數(shù)據(jù)譯碼。在發(fā)射機(jī)的碼組劃分與接收機(jī)的碼組劃分處于不相岡的狀態(tài)即稱作為非同步狀態(tài)。在非同步狀態(tài)下接收機(jī)不能正確地將接收到的數(shù)據(jù)譯碼。因此需要用糾錯(cuò)譯碼器檢測(cè)非同步狀態(tài)并控制提供給譯碼器的所接收的數(shù)據(jù)的相位以使譯碼器在任何時(shí)候能夠?qū)⒔邮盏臄?shù)據(jù)在正確的碼組譯碼。為滿足這一要求，應(yīng)該將在同步與非同步狀態(tài)之間明顯區(qū)分出的同步信息從譯碼器中分離。
為了將一序列在發(fā)射機(jī)中由卷積編碼器以1/2的編碼率編碼的數(shù)據(jù)(接收的數(shù)據(jù))譯碼，一般采用一個(gè)用維特比算法將接收的數(shù)據(jù)譯碼的譯碼器。已經(jīng)提出了多種同步檢測(cè)方法對(duì)接收的數(shù)據(jù)在正確的碼組進(jìn)行維特比譯碼(例如，見(jiàn)日本專利公開(kāi)Nos62-193323、63-232659、1-296716、2-237334和3-13025)。
下面參考提交的附圖的

圖1說(shuō)明在維特比譯碼器中檢測(cè)同步的傳統(tǒng)方法。例如，圖1所示是一個(gè)在YutakaYasuda等發(fā)表的題目為“維特比譯碼中碼同步方法的分析”中所公開(kāi)的電路裝置，見(jiàn)電通信協(xié)會(huì)技術(shù)研究報(bào)告(CS82-43)，17-24頁(yè)。
將軟判斷的接收數(shù)據(jù)提供給輸入端110。通常，所接收的通過(guò)模擬傳輸傳送的信號(hào)帶有噪聲。例如，由于噪聲，經(jīng)傳輸后一個(gè)邏輯電平“0”可能變?yōu)殡娖?.2或一個(gè)邏輯電平“1”可能變成電平“0.7”。軟判斷的接收的數(shù)據(jù)是并不立即還原成邏輯電平“0”或邏輯電平“1”，而是作為模擬數(shù)據(jù)來(lái)處理。硬判斷的接收數(shù)據(jù)是從軟判斷的收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成邏輯電平“0”或邏輯電平“1”的數(shù)據(jù)。送到輸入端110的軟判斷的接收的數(shù)據(jù)傳送到串至并聯(lián)轉(zhuǎn)換器118，該轉(zhuǎn)換器向相位轉(zhuǎn)換器111提供數(shù)據(jù)a.b。在從同步/非同步判定電路116送入一個(gè)相位控制信息之前相位轉(zhuǎn)換器111將數(shù)據(jù)a.b保持在原相位。
響應(yīng)同步/非同步判定電路116的相位控制信號(hào)，相位轉(zhuǎn)換器111產(chǎn)生相位變換的軟判斷的接收數(shù)據(jù)c.d和硬判斷的接收數(shù)據(jù)。相位轉(zhuǎn)換器111將相位變換的軟判斷接收數(shù)據(jù)送入維特比譯碼器112，并將硬判斷接收數(shù)據(jù)送入延遲電路115。維特比譯碼器112采用已知的維特比算法將送入的相位變換的軟判斷接收數(shù)據(jù)c.d譯碼。譯碼后的數(shù)據(jù)從輸出端輸出，另一路送入卷積編碼器113。卷積編碼器113將經(jīng)譯碼的數(shù)據(jù)編碼成卷積碼或卷積碼數(shù)據(jù)送入相關(guān)器114。另外，相關(guān)器114被送入經(jīng)延遲電路115延遲的硬判斷接收數(shù)據(jù)。延時(shí)電路115起到使硬判斷接收數(shù)據(jù)與卷積碼數(shù)據(jù)在時(shí)間上相協(xié)條的作用。相關(guān)器114檢則每個(gè)間隔中卷積碼數(shù)據(jù)的延遲的硬判斷接收數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，并輸出一個(gè)表示每個(gè)間隔中所檢測(cè)的相關(guān)性的相關(guān)值。
在非同步狀態(tài)下所產(chǎn)生的相關(guān)值會(huì)有變小的趨勢(shì)，每個(gè)時(shí)間間隔中的相關(guān)值送入同步/非同步判定電路116。同步/非同判定電路116將送入的每個(gè)間隔的相關(guān)值與一預(yù)定門限值比較，并根據(jù)比較的結(jié)果判定所接收的數(shù)據(jù)是否是同步狀態(tài)。如果接收的數(shù)據(jù)處于非同步狀態(tài)，同步/非同步判定電路116向相位轉(zhuǎn)換器提供相拉控制信號(hào)。相位轉(zhuǎn)換器根據(jù)相位控制信號(hào)改變軟判斷接收數(shù)據(jù)的相位。
如附圖中的圖2所示，如果送入相位轉(zhuǎn)換器111的數(shù)據(jù)(a，b)是(a，b)＝(Qtm，Pt+1)，則確定接收的數(shù)據(jù)為非同步狀態(tài)，相位轉(zhuǎn)換器111轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)的相位以使數(shù)據(jù)(c，d)變?yōu)?c，d)＝(pt，Qt)。重復(fù)這一過(guò)程直到同步/非同步判定電路111判定接收的數(shù)據(jù)處于同步狀態(tài)。
然而，這種傳統(tǒng)的檢測(cè)維特比譯碼中同步的方法要求一個(gè)由維特比譯碼器產(chǎn)生的譯碼延遲和由卷積編碼器提取同步信息產(chǎn)生的編碼延遲的附加時(shí)間周期。該譯碼和編碼過(guò)程需延遲電路和卷積編碼器。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種在維特比譯碼器中檢測(cè)同步和非同步的方法，如果檢測(cè)到的接收數(shù)據(jù)處于非同步狀態(tài)，該方法能使接收的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)同步狀態(tài)。
按照本發(fā)明，提供一種在維特比譯碼器中檢測(cè)同步的方法以將接收的使用維特比算法卷積編碼的數(shù)據(jù)譯碼，其中包括步驟校驗(yàn)由維特比譯碼器在維特比譯碼處理中確定的最大路徑尺度狀態(tài)已經(jīng)轉(zhuǎn)換的之前的狀態(tài)，使用所述的最大路徑尺度狀態(tài)，確定轉(zhuǎn)換之間的轉(zhuǎn)移值，確定所述的轉(zhuǎn)移值和接收的數(shù)據(jù)之間在每個(gè)間隔中的相關(guān)性并輸出表示每個(gè)間隔中所述相關(guān)性的相關(guān)值，根據(jù)每個(gè)間隔中所述的相關(guān)值確定接收的數(shù)據(jù)是否在同步或非同步狀態(tài)，如果確定接收的數(shù)據(jù)處于非同步狀態(tài)則改變接收的數(shù)據(jù)的相位。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種在維特比譯碼器中檢測(cè)同步的電路以將接收的使用維特比算法卷積編碼的數(shù)據(jù)譯碼，其中包括用于校驗(yàn)由維特比譯碼器在維特比譯碼處理中確定的最大路徑尺度狀態(tài)已經(jīng)轉(zhuǎn)換完的之前的狀態(tài)，使用所述最大路徑尺度狀態(tài)，并確定轉(zhuǎn)換之間轉(zhuǎn)移值的轉(zhuǎn)移值輸出電路。一個(gè)用于確定所述的轉(zhuǎn)移值和接收的數(shù)據(jù)之間在每個(gè)間隔中的相關(guān)性并輸出表示每個(gè)間隔中所述相關(guān)性的相關(guān)值的相關(guān)器;一個(gè)根據(jù)所述的每個(gè)間隔中的轉(zhuǎn)移值確定接收的數(shù)據(jù)是否處在同步或非同步狀態(tài)的同步/非同步判定電路;以及一個(gè)如果接收的數(shù)據(jù)由所述的同步/非同步判定電路確定為非同步狀態(tài)，用于改變接收數(shù)據(jù)相位的相位轉(zhuǎn)換器。
在上面的方法和電路中，接收的數(shù)據(jù)可以包括軟判斷接收數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的上述及其它目的、性能和優(yōu)點(diǎn)將從下面說(shuō)明連同依為實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例的附圖一起變得更加明確。
圖1是用于實(shí)現(xiàn)在維特比譯碼器中檢測(cè)同步的傳統(tǒng)方法的電路裝置的框圖;
圖2是表示不同組合的數(shù)據(jù)當(dāng)它們從串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)時(shí)的圖形;
圖3(a)至3(c)是在發(fā)射機(jī)中使用的帶有按照本發(fā)明的維特比譯碼器的卷積編碼器，以及卷積編碼器的運(yùn)行方式圖;
圖4是用于檢測(cè)按照本發(fā)明的維特比譯碼器中同步的電路框圖;以及圖5是說(shuō)明圖4所示電路的轉(zhuǎn)移值輸出電路的格式轉(zhuǎn)換圖。
如圖3(a)所示，在發(fā)射機(jī)中使用的帶有本發(fā)明的維特比譯碼器的卷積編碼器有一個(gè)輸入端18，第一和第二寄存器19、20，以及第一和第二加法器21、22。
當(dāng)信息比特SK+2送到輸入端18時(shí)，第一和第二寄存器19，20保持相應(yīng)的信息比特SK+1，SK。這時(shí)。第一和第二加法器21、22分別完成下面的等式(1)、(2)。
Pt＝SK+2+SK+1+SK(模2) (1)Qt＝SK+2+SK(模2) (2)第一和第二加法器21、22分別輸出第一和第二總和Pt，Qt，其中t表示時(shí)間。第一和第二總和Pt，Qt的集合(Pt，Qt)表示在時(shí)間t傳送的碼組。與此同時(shí)后面的信息被送到輸入端18，第一和第二加法器21、22的內(nèi)容如圖3(b)中所示而改變，即第一和第二加法器21、22分別保持信息比特SK+2、SK+1。
圖3(c)說(shuō)明輸出什么樣的碼組(Pt，Qt)，如何改變第一和第二寄存器19、20的內(nèi)容和取決于第一和第二寄存器19、20保持的值以及送到輸入端18的信息比特。假設(shè)第一和第二寄存器19、20分別保持?jǐn)?shù)值(0，0)狀態(tài)作為狀態(tài)。第一和第二寄存器19、20分別保持?jǐn)?shù)值(1、0)狀態(tài)作為狀態(tài)1，第一和第二寄存器19、20分別保持?jǐn)?shù)值(0，1)狀態(tài)作為狀態(tài)2，以及第一和第二寄存器19、20分別保持?jǐn)?shù)值(1，1)狀態(tài)作為狀態(tài)3。
圖4是用于檢測(cè)根據(jù)本發(fā)明的維特比譯碼器中同步的電路框圖。圖4中，從輸入端10送入的軟判斷接收數(shù)據(jù)經(jīng)一個(gè)串至并聯(lián)轉(zhuǎn)換器18和一個(gè)相位轉(zhuǎn)換器11依次作為集合(Pt，Qt)(同步狀態(tài))或集合(Qt，Pt)(非同步狀態(tài))送到維特比譯碼器12，每個(gè)碼組作為一個(gè)單元(c，b)。
維特比譯碼器12包括一個(gè)路徑尺度計(jì)算電路、一個(gè)狀態(tài)0加法、比較和選擇(ACS)電路2、一個(gè)狀態(tài)1ACS電路3、一個(gè)狀態(tài)2ACS電路4，一個(gè)狀態(tài)3ACS電路5，殘存路徑存儲(chǔ)器6，一個(gè)路徑尺度存儲(chǔ)器7，以及一個(gè)最大路徑尺度狀態(tài)檢測(cè)電路8。
路徑尺度計(jì)算電路根據(jù)每個(gè)譯碼步驟的輸入數(shù)據(jù)計(jì)算相對(duì)于圖3(c)所示的分支(c，d)的分支尺度。路徑尺長(zhǎng)存儲(chǔ)器7存儲(chǔ)前一個(gè)譯碼步驟中殘存路徑的路徑尺度信息，該步驟相對(duì)于圖3(c)所示的信息比特集合(SK+1，SK+2)的狀態(tài)0，1，2，3。狀態(tài)O ACS電路2、狀態(tài)1 ACS電路3、狀態(tài)2 ACS電路4和狀態(tài)3 ACS電路5根據(jù)由路徑尺度計(jì)算電路1計(jì)算的分支尺度和路徑尺度存儲(chǔ)器7存儲(chǔ)的路徑尺度信息選擇狀態(tài)0，1，2，3的新殘存路徑。
選出的殘存路徑的尺度和對(duì)應(yīng)的路徑的編碼器輸入數(shù)據(jù)串的內(nèi)容(圖3(c)中所示的信息比特SK+2)存儲(chǔ)在殘存路徑存儲(chǔ)器6中。這時(shí)，具有最長(zhǎng)的通過(guò)時(shí)間的輸入數(shù)據(jù)比特通過(guò)殘殘路徑作為譯碼數(shù)據(jù)從輸出端17輸出，其中殘存路徑對(duì)應(yīng)于由最大路徑尺度狀態(tài)檢測(cè)電路8所確定的狀態(tài)。
作為下面的詳細(xì)說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，同步信息是從最大路徑尺度狀態(tài)檢測(cè)電路8的輸出信號(hào)中分離出，該輸出信號(hào)是在維特比譯碼過(guò)程中重復(fù)上面過(guò)程產(chǎn)生。
圖5是作為實(shí)施例的格式轉(zhuǎn)換圖。圖5中的粗線表示在同步狀態(tài)的to時(shí)刻在殘存路徑存儲(chǔ)器6中具有最大路徑尺度的殘存路徑。圖5中，狀態(tài)2在to時(shí)刻有最大路徑尺度并能被最大路徑尺度狀態(tài)檢測(cè)電路8確定。
轉(zhuǎn)移值輸出電路9決定帶有最大路徑尺度的確定狀態(tài)是從哪里轉(zhuǎn)送的，并在轉(zhuǎn)送之間輸出一轉(zhuǎn)移值(Pt，Qt)。從圖5中可以看出，在to時(shí)刻具在最大路徑尺度的狀態(tài)2是從狀態(tài)3轉(zhuǎn)送的。因此轉(zhuǎn)移值輸出電路9輸出(0，1)作為轉(zhuǎn)移值(Pt，Qt)。從轉(zhuǎn)移值輸出電路9得到的一串并不是一個(gè)完全的編碼串，而是接近于完全的編碼串的碼串。在非同步狀態(tài)下的一串是隨機(jī)的。
從轉(zhuǎn)移值輸出電路9輸出的轉(zhuǎn)移值送到相關(guān)器14。相關(guān)器14在每個(gè)間隔中檢測(cè)轉(zhuǎn)移值和硬判斷接收數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，并輸出表示每個(gè)間隔中檢測(cè)的相關(guān)性的相關(guān)值。將每個(gè)間隔中產(chǎn)生的相關(guān)值送入同步/非同步判定電路16。同步/非同步判定電路176將每個(gè)間隔中送入的相關(guān)值與一個(gè)預(yù)定門限值相比較并根據(jù)比較的結(jié)果確定接收的數(shù)據(jù)是否處于同步狀或非同步狀態(tài)。如果接收的數(shù)據(jù)為非同步狀態(tài)，同步/非同步判定電路16向相位轉(zhuǎn)換器11送入一個(gè)相位控制信號(hào)。響對(duì)應(yīng)該相位控制信號(hào)，相位轉(zhuǎn)換器11改變軟判斷接收數(shù)據(jù)的相位。
在圖2中，如果送到相位轉(zhuǎn)換器11的數(shù)據(jù)(a，b)是(a，b)＝(Qt，Pt+1)，則確定接收的數(shù)據(jù)處于非同步狀態(tài)，并由相位轉(zhuǎn)換器11改變數(shù)據(jù)的相位以使數(shù)據(jù)(c，d)＝(Pt，Qt)。重復(fù)該過(guò)程直到同步/非同步判定電路16確定接收的數(shù)據(jù)處于同步狀態(tài)。
如上所述，由于在維特比譯碼過(guò)程中帶有最大路徑尺度的檢測(cè)狀態(tài)是用于分離同步狀態(tài)的，不需要在維特比譯碼中的延遲和再編碼中的延遲所造成的時(shí)間周期，使其能夠快速檢測(cè)同步或非同步狀態(tài)。因?yàn)椴辉傩枰趥鹘y(tǒng)的同步檢測(cè)電路中所需的延遲電路或卷積編碼器，因此用于在維特比譯碼器中檢測(cè)同步和非同步的電路可以減小尺寸。
雖然已經(jīng)給出并詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的一個(gè)確定的優(yōu)選實(shí)例，可以理解在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)用于將接收的用維特比算法卷積編碼的數(shù)據(jù)解碼的維特比譯碼器中同步的方法，包括步驟校驗(yàn)由維特比譯碼器在維特比譯碼處理中確定最大路徑尺度狀態(tài)已經(jīng)轉(zhuǎn)換完的之前的狀態(tài)，使用所述的最大路徑尺度狀態(tài)，確定轉(zhuǎn)換之間的轉(zhuǎn)移值；確定所述的轉(zhuǎn)移值和接收的數(shù)據(jù)之間在每個(gè)間隔中的相關(guān)性并輸出表示每個(gè)間隔中所述相關(guān)性的相關(guān)值；根據(jù)每個(gè)間隔中所述的相關(guān)值確定接收的數(shù)據(jù)是否處于同步或非同步狀態(tài)；如果確定接收的數(shù)據(jù)處于非同步狀態(tài)則改變接收的數(shù)據(jù)的相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于接收的數(shù)據(jù)包括軟判斷接收數(shù)據(jù)。
3.一種在維特比譯碼器中檢測(cè)同步的電路，對(duì)于將接收的使用維特比算法卷積編碼的數(shù)據(jù)譯碼，包括用于校驗(yàn)由維特比譯碼器在維特比譯碼處理中確定最大路徑尺度狀態(tài)已經(jīng)轉(zhuǎn)換完的之前的狀態(tài)，使用所述最大路徑尺度狀態(tài)，并確定轉(zhuǎn)換之前轉(zhuǎn)移值的傳移值輸出電路;一個(gè)用于確定所述的轉(zhuǎn)移值和接收的數(shù)據(jù)之間在每個(gè)間隔中的相關(guān)性并輸出表示每個(gè)間隔中所述相關(guān)性的相關(guān)值的相關(guān)器;一個(gè)根據(jù)所述的每個(gè)間隔中的轉(zhuǎn)移值確定接收的數(shù)據(jù)是否處在同步或非同步狀態(tài)的同步/非同步判定電路;以及一個(gè)如果接收的數(shù)據(jù)由所述的同步/非同步判定電路確定為非同步狀態(tài)，用于改為接收數(shù)據(jù)相位的相位轉(zhuǎn)換器。
4.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于接收數(shù)據(jù)包括軟判斷接收數(shù)據(jù)。
全文摘要
用于校驗(yàn)由維特比譯碼器在維特比譯碼處理中確定的最大路徑尺度狀態(tài)已經(jīng)轉(zhuǎn)換定的之前的狀態(tài)，使用最大路徑尺度狀態(tài)，并確定轉(zhuǎn)換之間轉(zhuǎn)換移值的轉(zhuǎn)移值輸出電路。一個(gè)用于確定轉(zhuǎn)移值和軟判斷接收數(shù)據(jù)之間在每個(gè)間隔中的相關(guān)性并輸出表示每個(gè)間隔中相關(guān)性的相關(guān)值的相關(guān)器。一個(gè)根據(jù)每個(gè)間隔中的轉(zhuǎn)移值確定接收的數(shù)據(jù)是否處在同步或非同步狀態(tài)的同步/非同步判定電路。
文檔編號(hào)H04L7/04GK1093844SQ93119980
公開(kāi)日1994年10月19日 申請(qǐng)日期1993年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月25日
發(fā)明者轟俊哉 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社