CN102270994B - 一种Turbo码译码器中状态度量溢出控制方法 - Google Patents

Abstract

一种Turbo码译码器中状态度量溢出控制方法，先根据当前时刻k递推的n个时刻前及之前的各状态的对数度量值的大小决定当前拍的分支度量的修正值Δ，再计算当前时刻k的分支度量，并进行修正，最后根据修正后的分支度量计算当前时刻k的状态度量，并进行限幅，计算结果大于最大值max时，状态度量取值为max；计算结果小于最小值min时，状态度量取值为min，限幅后的状态度量供下一步递推使用，本发明能够保证Turbo码MAP译码算法过程中前后向递推过程的状态度量不会溢出，判断的操作可提前完成，支持用流水的方法实现防溢出控制，降低防溢出对状态度量递推速度的影响，从而提高硬件实现中递推的速度，提高译码的吞吐量。

Description

一种Turbo码译码器中状态度量溢出控制方法

技术领域

本发明属于通信领域或移动通信领域，特别涉及一种Turbo码译码器中状态度量溢出控制方法。

背景技术

Turbo码自从1993年被提出以来，得到了广泛的应用。其采用软输出迭代译码来逼近最大似然译码，获得了接近信道容量极限的性能。在3GPP提出的长期演进(Long Term Evolution，LTE)项目的协议中就采用了Turbo码作为信道编码方式。

Turbo译码采用软输出迭代译码，其译码器结构由两级软输入软输出(SISO)译码单元DEC1和DEC2组成。译码时，DEC1译码产生的软输出(即外信息)作为DEC2的输入，DEC2将此信息作为先验信息进行译码，同样得到一个软输出，将该软输出作为DEC1的输入，进行下一次译码，如此多次迭代，直到软输出趋于稳定，由于实际计算过程中状态度量的量化比特数有限，因此在运算若干步后会导致状态度量的溢出，从而导致译码错误，这样就需要对状态度量进行防溢出操作，传统的防溢出方法是归一化防溢出，即在计算出状态度量后将每个状态度量减去所有状态度量的最大值，归一化后的状态度量值用于下一时刻的递推计算。

这种做法在每一步都需要进行归一化操作，而且归一化操作需要等到当前时刻所有的状态度量都已计算出来才能进行，而且运算量较大，增加了延时，使得译码器的吞吐量受到很大的影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种Turbo码译码器中状态度量溢出控制方法，使得防溢出运算变得简化，使得译码器具有高的吞吐量。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种Turbo码译码器中状态度量溢出控制方法，包括以下步骤：

1)、根据当前时刻k递推的n个时刻前及之前的各状态的对数度量值的大小决定当前拍的分支度量的修正值Δ，对数度量值即前向状态度量α_k-n(s)或后向状态度量β_k+n(s)，n为不小于2的整数；

2)、计算当前时刻k的分支度量，并进行修正；

3)、根据修正后的分支度量计算当前时刻k的状态度量，即前向状态度量α_k(s)或后向状态度量β_k(s)，并进行限幅，限幅是根据状态度量的量化比特数确定状态度量的范围，即最小值min和最大值max，计算结果大于最大值max时，状态度量取值为max；计算结果小于最小值min时，状态度量取值为min，限幅后的状态度量供下一步递推使用。

所述的步骤1)中根据当前时刻k的n拍前及之前的状态度量值决定修正值Δ采用以下方法：

前向递推时，

后向递推时，

其中T为设定的门限，C为正整数，N为码长，a₁，a₂，…，a_k-n和b₁，b₂，…b_N-k-n+1为加权系数，a₁+a₂+…+a_k-n＝1，b₁+b₂+…+b_N-n-k+1＝1，其中加权系数的大小根据实际情况来分配。

所述的步骤2)中分支度量计算的方法如下：

2.1)、确定分支度量的基础偏移量γ_shift，其中基础偏移量γ_shift的选择使得在未加修正值Δ时，各分支度量加上基础偏移量γ_shift后，最大值不超过0；

2.2)、分支度量在原始的计算结果上加上基础偏移量γ_shift和修正值Δ，得到最终的分支度量。

本发明的特点及效果：

(1)本发明通过对分支度量进行修正来达到对所有状态度量进行修正的目的，与归一化防溢出方法相比大大减少了运算量。

(2)本发明的修正操作在分支度量的计算过程中完成，而不是等到所有状态度量计算出来后再修正，相当于提前进行了修正，因此提高了运算速度。

(3)本发明达到了防止状态度量溢出的效果，而且在译码的误码性能上几乎没有损失。

(4)本发明只与输入数据x，y的量化位数以及状态度量的量化位数有关，与码长无关，适用于任何码长。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

采用基2Turbo码，状态度量为7bit量化，则状态度量的取值范围为[-64，63]，假设门限值T为48，C为8，通过判断2拍前的状态度量的大小来决定修正值的大小。

一种Turbo码译码器中状态度量溢出控制方法，包括以下步骤：

1)、根据当前时刻k递推的n个时刻前及之前的各状态的对数度量值的大小决定当前拍的分支度量的修正值Δ，对数度量值即前向状态度量α_k-n(s)或后向状态度量β_k+n(s)，n＝2，具体采用以下方法：

前向递推时，

后向递推时，

其中T为设定的门限，T＝48，C为正整数，C＝8；加权系数选择a_k-2＝1，而a₁，a₂，…，a_k-1均为0；b_N-k-1＝1，而b₁，b₂，…b_N-k-2均为0.

2)、计算当前时刻k的分支度量，并进行修正，分支度量的计算的具体过程如下：

2.1)、确定分支度量的基础偏移量γ_shift，其中基础偏移量γ_shift的选择使得在未加修正值Δ时，各分支度量加上基础偏移量γ_shift后，最大值不超过0；

2.2)、分支度量在原始的计算结果上加上基础偏移量γ_shift和修正值Δ，得到最终的分支度量；

分支度量采用以下方法：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{shift}}=\frac{\left|x\right|+\left|y\right|}{2}$

${\mathrm{\γ}}_{00}=\frac{-x-y}{2}+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{shift}}+\mathrm{\Δ}$

${\mathrm{\γ}}_{01}=\frac{-x+y}{2}+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{shift}}+\mathrm{\Δ}$

${\mathrm{\γ}}_{10}=\frac{x-y}{2}+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{shift}}+\mathrm{\Δ}$

${\mathrm{\γ}}_{11}=\frac{x+y}{2}+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{shift}}+\mathrm{\Δ}$

其中γ_shift为分支度量的基础偏移量，x和y分别表示系统位和校验位，γ₀₀，γ₀₁，γ₁₀，γ₁₁表示4个分支度量，Δ为修正值；

3)根据修正后的分支度量计算当前时刻k的状态度量，即前向状态度量α_k(s)或后向状态度量β_k(s)，并进行限幅，限幅是根据状态度量的量化比特数确定状态度量的范围，即最小值min和最大值max，最小值min为-64，最大值max为63，计算结果大于63时，状态度量取值为63；若计算结果小于-64时，状态度量取值为-64，限幅后的状态度量供下一步递推使用。

上述方法实现了基2turbo译码过程中的防溢出控制，在整个过程中通过修正分支度量间接修正了状态度量，从而达到了状态度量的防溢出控制。

上述实施例只是用于具体说明本发明的Turbo码译码器中防止状态度量溢出的实现方法，其中的具体数据只是为方便说明而随意设置的，不能用以限定本发明的保护范围，即只要按本权利要求所述的步骤实施，其中数据的任意变化均应属于本发明的保护范畴。

Claims (3)

1.一种Turbo码译码器中状态度量溢出控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、根据当前时刻k递推的n个时刻前及之前的各状态的对数度量值的大小决定当前拍的分支度量的修正值Δ，对数度量值即前向状态度量α_k-n(s)或后向状态度量β_k+n(s)，n为不小于2的整数；

2）、计算当前时刻k的分支度量，并进行修正；

3）、根据修正后的分支度量计算当前时刻k的状态度量，即前向状态度量α_k(s)或后向状态度量β_k(s)，并进行限幅，限幅是根据状态度量的量化比特数确定状态度量的范围，即最小值min和最大值max，计算结果大于最大值max时，状态度量取值为max；计算结果小于最小值min时，状态度量取值为min，限幅后的状态度量供下一步递推使用。

2.根据权利要求1所述的一种Turbo码译码器中状态度量溢出控制方法，其特征在于，所述的步骤1）中根据当前时刻k的n拍前及之前的状态度量值决定修正值Δ采用以下方法：

前向递推时，

后向递推时，

其中T为设定的门限，C为正整数，N为码长，a₁,a₂,…,a_k-n和b₁,b₂,…b_N-k-n+1为加权系数，a₁+a₂+…+a_k-n＝1，b₁+b₂+…+b_N-n-k+1＝1。

3.根据权利要求1所述的一种Turbo码译码器中状态度量溢出控制方法，其特征在于，所述的步骤2）中分支度量计算的方法如下：

2.1）、确定分支度量的基础偏移量γ_shift，其中基础偏移量γ_shift的选择使得在未加修正值Δ时，各分支度量加上基础偏移量γ_shift后，最大值不超过0；

2.2）、分支度量在原始的计算结果上加上基础偏移量γ_shift和修正值Δ，得到最终的分支度量。