[發明專利]收縮型Viterbi解碼系統和方法

有效

• 申請號: 200710123652.4
• 申請日: 2007-09-28
• 公開（公告）號: CN101399555A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 楊朝俊
• 申請（專利權）人: 深圳市好易通科技有限公司
• 主分類號: H03M13/41
• 分類號: H03M13/41
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司
• 代理人: 易 釗

技術領域

本發明涉及通信系統中的編解碼技術，更具體地說，涉及一種收縮型Viterbi解碼系統和方法，該方法可大幅提高基于DSP平臺應用的解碼速度。?

背景技術

RCPC(Rate?Compatible?Punctured?Convolution?Code：速率兼容收縮型卷積編碼)碼是卷積碼的一種，因為其編碼器相對簡單、編碼增益高以及具有很強的糾正隨機錯誤的能力，可以在不改變編碼器結構的前提下就能實現不同碼率輸出，在現代數字通信系統中得到了廣泛的應用。對于編碼器長度小于10的RCPC編碼，收縮型Viterbi算法則是目前最優的解碼算法。其基本原理是通過比較搜索網格圖中與輸入數據最相關的(碼距最小)的路徑，此路徑即是對輸入編碼器數據的最佳估計。然后根據保存的最相關路徑狀態進行回溯譯出數據。收縮型Viterbi解碼實際上與常規Viterbi解碼器的基本結構是一樣的，主要區別在于增加了對收縮部分的數據處理(反收縮)和支路量度(即碼距)的計算方式不同。?

為實現收縮型Viterbi解碼，可采用ASIC(專用集成電路)、FPGA(現場可編程邏輯門陣列)、或DSP(數字信號處理器)來實現。采用DSP靠軟件來實現是速度較慢的一種，但其是最靈活的，符合近年來興起的軟件無線電技術要求。對信道編解碼來講，用DSP來實現的好處是只需少量改動程序，就可適應不同的編碼速率以及各種通信系統所要求的不同的編解碼方法，然而速度的瓶頸限制了DSP解碼在實時系統中的應用。?

收縮型Viterbi解碼作為無線通信網絡信道解碼的核心部分，其運算時間占了整個信道級聯解碼的一半以上。收縮型Viterbi解碼的關鍵運算是每級中每個狀態都要進行的收縮型支路量度計算、ACS(Add?Compare?Select：加-比-選)處理、狀態轉移表的更新，其中后兩者實現簡單，一般可用DSP匯編指令來實現。根據實際測試。這類關鍵運算占了整個解碼時間的近80％。如果待解碼的數據長度為L比特，而編碼器約束長度為N，則執行總數為L*2^(N-1)次。顯然，?其執行次數與狀態數2^(N-1)和L成正比，隨N的增加而按指數增長。如果解碼數據很大的話，則運算時間是非常大的。其中收縮型支路量度的計算方法對解碼效率影響很大。同時，對接收數據的反收縮處理方式不同，也將直接影響支路量度的計算和解碼質量。?

現有的收縮型Viterbi解碼方法中，在對接收數據的反收縮處理和收縮型支路量度計算上缺乏效率。具體體現在以下兩個方面：?

(1)由于數據經過RCPC編碼后，其輸出已按照收縮表進行了部分收縮(舍棄部分編碼數據)操作，在解碼時必須恢復被收縮數據的數據率，并且恢復位置要與編碼一致，才能正確解碼，所以在接收端解碼之前要對接受數據進行預處理，也就是對接收數據的反收縮處理。現有技術的反收縮處理主要是對接收數據的量化取值不同和被收縮部分數據恢復時的取值不同。其取值對量度計算的效率影響很大。其對接收數據的量化取值一般都使用較大的數值，如為±250時，則-250做為最接近1，而+250做為最接近0的接收數據來量化。被收縮部分數據恢復時一般通過補0來恢復數據率。?

(2)現有技術中，收縮型支路量度計算流程是：先判斷網格圖中的當前編碼值，然后據此對接收數據進行符號更新，將更新符號后的數據與基準值(一般取16位最大負值的一半)進行累加，由于采用上述較大的量化取值，還需要進行累加越界判定及修正。這樣得到當前狀態其中一條支路的網格圖編碼序列與接收數據序列的第1個比特的量度值。然后按同樣的方法計算下一個比特量度。直到完成從1到n(編碼效率為1/n)比特的計算，最后得到當前狀態的其中一條支路量度值。一個狀態包括兩條支路，然后再用同樣的方法計算另一條支路。?

可見，現有技術中，受接收數據反收縮處理方式的限制，不能有效利用DSP的指令并行特點；在收縮型支路量度計算上很費時，效率低，由于是最基本的重復執行單元，基于DSP平臺應用時，對整個解碼時間影響很大；如果選用更高速度的DSP或用FPGA等實現，帶來的是成本的提高和功耗加大等新問題。?

發明內容

針對現有收縮型Viterbi解碼方法中存在的解碼耗時長、難以滿足實時性要求的問題，本發明旨在采用更簡化的反收縮的處理和改進的收縮型支路量度計算方法，來提高在基于DSP平臺應用的解碼速度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種收縮型Viterbi解碼方法，其中包括以下步驟：?