[發(fā)明專利]高可靠的Turbo譯碼器后向邊界初始化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611254047.6
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN106788899A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉振;楊樂;申山山;吳斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H04L1/00
• 分類號(hào): H04L1/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 任巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域中的信道編譯碼領(lǐng)域，更具體地涉及Turbo譯碼器的譯碼方法，尤其是一種適用于分量譯碼器采用log-map算法或max-log-map算法的Turbo譯碼器的高可靠Turbo譯碼器后向邊界初始化方法。

背景技術(shù)

為了提高無線通信的傳輸可靠性，一般在通信系統(tǒng)中采用前向信道編碼技術(shù)。1993年，C.Berrou，A.Glavieux和P.Thitimajshima首先提出Turbo碼的概念，Turbo碼是一種并行級聯(lián)卷積碼，Turbo編碼器中使用了兩個(gè)并行的卷積碼分量編碼器，其中第二個(gè)分量碼的輸入信息序列會(huì)經(jīng)過隨機(jī)交織器的處理，然后進(jìn)行卷積編碼，編碼后的信息會(huì)進(jìn)行復(fù)用并進(jìn)行打孔處理，以提高碼率。Turbo碼的提出是信道編碼領(lǐng)域中里程碑式的突破，以其可以逼近香農(nóng)極限的優(yōu)異性能引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注和研究，基于迭代的思想迅速在無線通信領(lǐng)域中得到普遍應(yīng)用，比如迭代接收機(jī)和基于迭代方法的信道估計(jì)等。

由于Turbo碼性能可以逼近香農(nóng)極限，因此被多個(gè)無線通信標(biāo)準(zhǔn)采用作為前向糾錯(cuò)編碼方案，比如高速下行分組接入(High Speed Download Packet Access，HSDPA)協(xié)議、第三代合作伙伴(3rd Generation Partnership Project，3GPP)組織的長期演進(jìn)(Long Term Evolution，LTE)協(xié)議。同時(shí)Turbo碼已逐漸被應(yīng)用到衛(wèi)星通信等系統(tǒng)中。

在Turbo碼的應(yīng)用中，接收端的譯碼器為了避免存儲(chǔ)整個(gè)碼塊的狀態(tài)度量，減少存儲(chǔ)器的使用，一般采用滑動(dòng)窗算法。為了提高傳輸效率，Turbo編碼方案中一般都采用打孔技術(shù)刪除校驗(yàn)比特以提升碼率，在3GPP LTE系統(tǒng)中碼率最高可達(dá)0.95。刪除的校驗(yàn)比特對應(yīng)的對數(shù)似然比(Log Likelihood Ratios，LLR)用0來填充，由于大量有效的LLR信息被刪除，會(huì)導(dǎo)致明顯的譯碼性能損失。傳統(tǒng)方法通過增加訓(xùn)練序列長度和譯碼窗口長度，來提升高碼率下的性能，但會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)器開銷和譯碼延遲增加。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)方案在采用滑動(dòng)窗算法的譯碼算法時(shí)，在高碼率下存在性能下降明顯的問題，特別提出了一種高可靠的Turbo譯碼器后向β邊界初始化方法。

具體地，本發(fā)明提出了一種Turbo譯碼器后向邊界初始化方法，其特征在于，包括以下步驟：

同時(shí)結(jié)合訓(xùn)練序列和迭代之間邊界傳遞的方法，將第k-1次迭代時(shí)的第i個(gè)譯碼窗口起始位置的β邊界值進(jìn)行存儲(chǔ)，在第k次迭代時(shí)將上一次迭代時(shí)第i個(gè)窗口起始位置的β邊界值傳遞給第i-2個(gè)譯碼窗口對應(yīng)的訓(xùn)練窗口作為其β邊界初始值，通過訓(xùn)練窗口的后向遞歸計(jì)算產(chǎn)生第i-2個(gè)譯碼窗口的β邊界初始值，其中i為自然數(shù)，i≥3。

其中，在第一次迭代中，除最后一個(gè)譯碼窗口外，譯碼窗口的邊界初始值只通過訓(xùn)練序列產(chǎn)生，訓(xùn)練序列的β初始值設(shè)置為等概率值。

其中，在每次迭代時(shí)，從第三個(gè)譯碼窗口開始到最后一個(gè)譯碼窗口，需要將這些譯碼窗口的頭部起始位置的β邊界值存儲(chǔ)到SMP存儲(chǔ)器中。

其中，在第二次及后續(xù)的迭代中，對第一個(gè)譯碼窗口的訓(xùn)練序列而言，其β邊界初始值設(shè)置為上一次迭代時(shí)SMP存儲(chǔ)器中保存的第三個(gè)譯碼窗口的β邊界初始值。

其中，最后兩個(gè)譯碼窗口不需要上次迭代傳遞的邊界值作為訓(xùn)練序列的邊界初始值。

其中，所述Turbo譯碼器采用log-map譯碼算法或max-log-map譯碼算法的分量譯碼器。

本發(fā)明還提供了一種Turbo譯碼器后向邊界初始化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1，進(jìn)行數(shù)據(jù)分窗，假設(shè)碼塊長度為N，窗口的長度為W，則共有個(gè)譯碼窗口，其中表示向上取整，N和W均為正整數(shù)；訓(xùn)練序列的長度和譯碼窗口長度一致均為W；

步驟S2，在第一次迭代時(shí)，先同時(shí)進(jìn)行前向遞歸計(jì)算和訓(xùn)練序列的后向遞歸計(jì)算，由此通過前向遞歸計(jì)算得到前向遞歸狀態(tài)度量α，并將其存儲(chǔ)到后進(jìn)先出存儲(chǔ)器，通過訓(xùn)練序列的后向遞歸計(jì)算得到譯碼窗口的β邊界初始值；

然后開始譯碼窗口內(nèi)的后向遞歸計(jì)算，在后向遞歸計(jì)算的過程中，將得到的β邊界初始值和從后進(jìn)先出存儲(chǔ)器中取出的α值送給對數(shù)似然比計(jì)算單元計(jì)算對應(yīng)比特的對數(shù)似然比值；當(dāng)?shù)谝粋€(gè)譯碼窗口內(nèi)的所有比特的對數(shù)似然比值都計(jì)算結(jié)束后，計(jì)算下一個(gè)譯碼窗口，并重復(fù)上面操作；

從第三個(gè)譯碼窗口開始，將譯碼窗口的頭部起始位置的β值存儲(chǔ)到SMP存儲(chǔ)器中，用來在下一次迭代中作為相依訓(xùn)練序列的β邊界初始值；