[發明專利]前饋卷積碼的分段并行編碼方法

有效

• 申請號: 201110305057.9
• 申請日: 2011-10-11
• 公開（公告）號: CN102394663A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 張在琛;張樹劍;余旭濤
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03M13/23
• 分類號: H03M13/23
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其是使用前饋卷積編碼的通信，為一種前饋卷積碼的分段并行編碼方法。

背景技術

前饋卷積編碼器是一個線性的有限狀態系統，其串行地接收輸入信息比特，進行處理后串行輸出經編碼比特。前饋卷積編碼器內部沒有反饋連接，其沖激響應是有限長的。常規的前饋卷積編碼器的示例在圖1中示出。前饋卷積編碼器的吞吐量取決于系統時鐘速率，當信息比特序列長度較大時編碼過程耗時較大。尋找一種增大前饋卷積編碼器吞吐量的算法對于日益增長的高速應用是有意義的。

現有的解決方案中有一種技術通過將輸入信息比特分割成多個塊，對各個塊獨立并行編碼來增加卷積編碼的吞吐量，對應的原理圖如附圖2所示，相關專利為：M.曼索，“采用分割的并行編碼操作的卷積編碼”，高通股份有限公司，申請公布號：CN101874353A，2010.10.27（參考專利1）。假如將原始長為L的信息比特序列分為4個塊，則卷積編碼器吞吐量提升為原來的4倍。

對于每個塊并行編碼需要正確配置其卷積編碼器的初始狀態，即圖1中的存儲單元D中初始存儲的值。由于未知該初始狀態信息，因此該方案對于每種可能的初始狀態均應用一個卷積編碼器來編碼。假如采用圖1中對應的卷積編碼器，則其可能的初始狀態有4種。各個卷積編碼器完成對該塊的編碼后，當前塊的選擇器根據前面一個塊的最終狀態來選擇應用對應初始狀態的卷積編碼器的結果作為本塊的編碼結果。如塊1的最終狀態為00，則塊2的選擇器選擇0號卷積編碼器的結果作為塊2的編碼結果。然而當卷積碼的約束長度u較大時，可能的初始狀態數目將隨著u的增大呈指數級增長，考慮到資源以及功耗方面的限制，這種方案將不可用。同時，即使初始狀態數目較小，如圖2中示例的可能的初始狀態數目為4，同樣的資源以及功耗約束使得塊的數量不可能很大，這也限制了卷積編碼器吞吐量的進一步提升。

參考專利1適用于卷積編碼器，包括前饋卷積編碼器和反饋卷積編碼器。針對前饋卷積編碼器，利用其自身的特點，優化其并行結構、提高資源和能源的效率，進一步增大前饋卷積編碼器吞吐量是合需的。

發明內容

本發明要解決的問題是，現有串行地接收輸入信息前饋卷積編碼器初始狀態與資源及功耗之間相互制約，限制了卷積編碼器吞吐量的進一步提升。

本發明的技術方案為：本發明包括以下兩種實現方案：

技術方案1：前饋卷積碼的分段并行編碼方法，由多個串行前饋卷積編碼器組成并行前饋卷積編碼器，將輸入的待編碼信息比特序列分段，連續的兩段之間重疊m個比特，m為串行前饋卷積編碼器內部存儲單元的數目，對于輸入的每一段信息比特序列，分別應用一個串行前饋卷積編碼器來進行編碼，每段信息比特序列稱為一個塊，對于第一個塊，其對應的串行前饋卷積編碼器的初始編碼狀態為已知的；對于后面的塊，其串行前饋卷積編碼器的初始編碼狀態設定為全0，對于除第一塊外的其他塊，該塊前m個輸入比特與其前面一個塊的最后m?個輸入比特相同，將這m個輸入比特對應的編碼結果丟棄，各個塊的編碼結果的剩余部分依次串聯起來，得到最終的編碼結果，作為并行前饋卷積編碼器的輸出。

技術方案2：前饋卷積碼的分段并行編碼方法，由多個串行前饋卷積編碼器組成并行前饋卷積編碼器，將輸入的信息比特序列分段，段與段之間沒有重疊，對于每一段信息比特序列，分別應用一個串行前饋卷積編碼器來進行編碼，每段信息比特序列稱為一個塊，對于第一個塊，其對應的串行前饋卷積編碼器的初始編碼狀態為已知的；對于后面的塊，其串行前饋卷積編碼器的初始編碼狀態設定為全0；對除了最后一塊外的其他塊，在編碼結束后，由輸入端對應額外送入m個全0比特，m為串行前饋卷積編碼器內部存儲單元的數目，使得前后相鄰的連續兩個塊的編碼結果有重疊，重疊的比特為輸入端額外送入的m個全0比特對應的編碼結果，把重疊位置的比特對應相加，與未重疊位置的比特依次串聯起來，得到最終的編碼結果，作為并行前饋卷積編碼器的輸出。

上述兩種方案中，“對于第一個塊，其對應的串行前饋卷積編碼器的初始編碼狀態為已知的；對于后面的塊，其串行前饋卷積編碼器的初始編碼狀態設定為全0”是進行本發明的卷積編碼必須指明的條件，而且正是基于這一明確的特征使得我們可以減少所用的串行前饋卷積編碼器的數目。