CN101098150A - 一种实现维特比译码路径度量归一化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现维特比译码路径度量归一化的方法，包括如下步骤：设置存储路径度量值存储单元的位宽比任意两条路径的最大距离大2bit；进行维特比译码，计算、累加路径度量值时，将全部的路径度量值转换为正数，比较选择单元按照无符号数进行比较选择；监视器在路径度量存储时监视路径度量值的最高两比特，如果所述两比特的值等于2’b10，则在这一轮的路径度量存储过程中，在存储时都把最高两比特上减去1再存储；否则直接存储。本发明所述方法，将路径度量归一化问题在路径度量存储阶段进行解决，减少对计算和比较单元的额外需求，简化了运算单元和比较选择单元的逻辑；从而使计算和比较单元保持简洁高速，能够实现并行高速译码。

Description

一种实现维特比译码路径度量归一化的方法

技术领域

本发明涉及利用维特比译码的各个领域，具体涉及2G、3G、Wimax等所有所有利用维特比编解码移动通信系统中译码电路的设计，尤其是涉及一种实现维特比译码路径度量归一化的方法。

背景技术

卷积纠错码在各种通信领域中都有广泛的应用。图1是卷积纠错译码的核心单元。该核心单元根据接收到的码字，分别计算从两个老状态的路径度量值S0，S1到达新状态的路径度量值S0’、S1’，并从这两个路径度量值中选择较小的一条，作为新状态的路径度量值。该过程主要有如下几个单元：路径度量计算累加单元、路径度量比较选择单元以及路径度量存储单元。

上面的过程，对路径度量的处理是一个比较麻烦的问题，这是由于译码长度比较长(有时甚至是连续译码)，而且实际接收的符号值的范围也比较大(基于软判决的译码)。这就造成每译码一比特数据，所产生的路径度量值都比较大，随着译码过程的进行，路径度量值不断累加，由于用于存储路径度量值的存储单元的位宽总是有限的，如果不对路径度量值进行处理，最终路径度量值必然会发生溢出，因此必须实现路径度量的归一化。

针对这个问题，已经有一些专利提出了一些解决方法。如The Boeing Company的专利(【专利号】US5390198，【发明名称】Soft decision viterbi decoder for M-ary convolutionalcodes)，提出的方法是通过将全部路径度量值减去最小的路径度量值，以确保路径度量不会溢出。但这个方法有一个缺点，即必须从全部路径度量值中找到最小的路径度量值，这个操作对于硬件设计来讲是一个很大的挑战。

因为在译码过程中，一个时钟周期内通常会产生很多条路径的路径度量值，为了得到最小路径的路径度量值，就必须在一个时钟周期内，从所有的这些路径度量值中，找到路径度量值最小的那一个。为了完成这样的功能，需要非常多、非常复杂的比较器。这样一堆比较器，将会大大增加硬件的占用资源量，降低电路的最高时钟频率，这种方法在快速并行译码设计中的代价是很大的。

发明内容

为了克服现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种实现维特比译码路径度量归一化的方法。

本发明具体是这样实现的：

一种实现维特比译码路径度量归一化的方法，包括如下步骤：

第1步，设置存储路径度量值存储单元的位宽比任意两条路径的最大距离大2bit；

第2步，进行维特比译码，计算、累加路径度量值时，将全部的路径度量值转换为正数，比较选择单元按照无符号数进行比较选择；

第3步，监视器在路径度量存储时监视路径度量值的最高两比特，如果所述两比特的值等于2’b10，则在这一轮的路径度量存储过程中，在存储时都把最高两比特上减去1再存储；否则直接存储。

所述任意两条路径的最大距离，为编码器卷积深度减1与一个码字所有接收符号的最大范围的乘积。

所述将全部的路径度量值转换为正值，具体是指：

在计算过程中，支路径度量值都是使用补码表示，其表示范围为-2^m-1～2^m-1-1，其中m为符号的度量位宽，将所有支路径度量值都加上2^m-1，则将所有的支路径度量值都转换为正值。

本发明所述方法通过简洁的逻辑电路，将路径度量归一化问题在路径度量存储阶段进行解决，将度量路径全部转换为正值，从而使路径度量值运算全部变换为加法运算，简化了运算单元的逻辑；然后利用一个两bit的比较器，一个两bit的加法器，减少对计算和比较单元的额外需求，简化了比较选择单元的逻辑；从而使计算和比较单元保持简洁高速，从而能够实现并行高速译码。

附图说明

图1为维特比译码路径度量计算、比较、选择过程示意图；

图2为支路径度量(BM)范围变换示意图；

图3为满足归一化条件时，路径度量范围示意图；

图4为路径度量归一化过程示意图；

图5为具体实施方式流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述方法的具体实施方式，进行详细的说明：

本发明所述方法，基于如下规则：

(1)在维特比译码过程中，任意两条路径的距离必然小于(n-1)×w，其中n是编码器卷积深度，w为一个码字所有接收符号的最大范围(比如对1/3码率，8bit量化接收符号，则w＝3×2⁸)。

(2)在计算累加路径度量值是，将全部的路径度量值都换算成正数。

在计算过程中支路径度量都是使用补码表示，其表示范围为(符号的度量位宽为m)：-2^m-1～2^m-1-1，如果将所有的支路径度量值都加上2^m-1，就将所有的支路径度量值都转换成了正值，这样在计算路径度量值的时候，运算单元就可以简单的只做加法运算，从而是比较和累加单元比较简洁。

该处理过程参看图2。该处理不会影响译码过程，这是因为只需要这些路径度量的相对大小，而不需要知道路径度量的真实值。当对所有的路径度量都增加相同的值时，不会影响到路径度量之间的相对大小。

下面详细说明该发明的实现方法：

第一步：设置存储路径度量值存储单元的位宽比任意两条路径的最大距离((n-1)×w)大2bit。

第二步：进行常规维特比(viterbi)译码，译码过程中，计算、累加路径度量值时，将全部的路径度量值转换为正数，比较选择单元也按照无符号数进行比较选择。

第三步：设计监视器，在路径度量存储时监视路径度量值的最高两bit。

第四步：如果最高两bit的值等于2’b10，则在这一轮的路径度量存储过程中，在存储时都把最高两bit减去1再存储；否则直接存储。

这样做不会造成路径度量的溢出，这是因为一条路径度量值的高两bit＝2’b10时，根据规则(1)可以确认，其他所有的路径度量值的最高两bit的取值必然为2’b01，2’b10，2’b11，参看图3。因此在存储路径度量值时，可以将全部路径度量值的最高两bit减去1，这不会造成溢出，从而将整个路径度量值的范围拉下来。

路径度量值在整个译码过程中的变化参看图4。

下面以1/2码率，卷积深度为9，量化比特位宽为8为例，详细说明本发明的实施方式。

步骤1：一个码字的路径度量范围w＝2×2⁸＝512，两条路径度量值的最大差值＝(9-1)×w＝2¹²，位宽为12bit，选择路径度量存储单元的位宽为14bit。

对于卷积深度为9的维特比译码，共需要2^9-1＝256个路径度量存储单元(每个14bit)。初始化全部存储单元的值为0。

步骤2：进行维特比译码，计算、累加路径度量值，全部支路径度量值都加上2^8-1＝128。累加运算全部按照无符号数进行累加。

步骤3：监视器始终监视第一路路径度量值的最高2比特(13，14bit)，如果发现该两bit＝2’b10。则在这一轮的路径度量存储过程中，256个路径度量值都在高两比特上减去2’b01后再存储。

Claims (3)

1、一种实现维特比译码路径度量归一化的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第1步，设置存储路径度量值存储单元的位宽比任意两条路径的最大距离大2bit；

第2步，进行维特比译码，计算、累加路径度量值时，将全部的路径度量值转换为正数，比较选择单元按照无符号数进行比较选择；

第3步，监视器在路径度量存储时监视路径度量值的最高两比特，如果所述两比特的值等于2’b10，则在这一轮的路径度量存储过程中，在存储时都把最高两比特上减去1再存储；否则直接存储。

2、如权利要求1所述的实现维特比译码路径度量归一化的方法，其特征在于：

所述任意两条路径的最大距离，为编码器卷积深度减1与一个码字所有接收符号的最大范围的乘积。

3、如权利要求1所述的实现维特比译码路径度量归一化的方法，其特征在于：

所述将全部的路径度量值转换为正值，具体是指：

在计算过程中，支路径度量值都是使用补码表示，其表示范围为-2^m-1～2^m-1-1，其中m为符号的度量位宽，将所有支路径度量值都加上2^m-1，则将所有的支路径度量值都转换为正值。

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