CN103378943B - 验证码字有效性的方法和设备以及译码方法和译码器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于验证码字有效性的方法和设备以及一种译码方法和译码器。根据本公开，用于验证码字有效性的方法可以包括：确定针对输入码字的存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和；确定与所述输入码字对应的信号质量指标；以及基于所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标，确定对所述输入码字译码后的码字的有效性。根据本公开，利用所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标两者来确定码字的有效性，其不但可以消除信号波动的影响，而且可以实现更好的验证性能。

Description

验证码字有效性的方法和设备以及译码方法和译码器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年4月19日递交的第61/635,695号美国临时申请的优先权，其公开内容通过引用的方式全部并入于此。

技术领域

本公开的实施方式涉及通信技术领域，特别地涉及一种用于在维特比(viterbi)译码中验证码字有效性的方法和设备，以及一种译码方法和译码器。

背景技术

移动数据业务的不断增长和各种新型应用的出现推动了第三代合作伙伴计划组织(3GPP)开发出长期演进(LTE)技术规范。3GPPLTE是已获得巨大成功的全球移动通讯系统/高速分组接入(GSM/HSPA)技术的演进标准，其旨在创建用于新的演进无线接入技术的一系列新标准，以便继续改善蜂窝通信系统性能，例如以实现更高的吞吐量和更低的分组传输延迟。

在3GPP LTE通信系统中，采用物理下行控制信道(PDCCH)来主要传送控制信息，诸如下行链路控制信息(DCI)。该DCI中包含在一个或多个用户设备(UE)上的资源分配和其他控制信息。因此，在传输和接收数据之前，需要正确检测PDCCH以便获得其中的控制信息。

在3GPP LTE通信系统中，存在有许多关于子载波和OFDM符号的PDCCH候选地址，所有这些地址的集合被称为搜索空间。通常，网络侧(即基站eNB)将会从搜索空间中选择一个或若干个地址以用于传送预期发往特定UE的PDCCH，但是它并不会明确告知该UE与其相关的PDCCH驻留在哪个或者哪些地址上。现有技术中UE通常会采用“盲搜索”的方法检测PDCCH，即，UE将会在整个搜索空间中进行搜索。这意味着，UE将对搜索空间中每个可能位置上的信号进行译码，并根据译码后的循环校验码(CRC)来检测PDCCH。

然而在LTE通信系统中，搜索空间中有多达44个可能存在PDCCH的位置，因而对于一个传输时间间隔(TTI)，UE将可能执行最高达44次的PDCCH的检测尝试。

咬尾卷积码是用于PDCCH译码的一种常用技术。在接收机侧，与CRC校验模块连接的咬尾维特比译码器用于执行错误纠正和检查。已知的是，PDCCH奇偶校验位的长度是16比特。因此从理论上讲，每65536(2¹⁶)次译码过程就可能发生一次虚警或误检，即，并不是PDCCH的信号却通过了CRC检验并被错误地认为是PDCCH。而如前所述，搜索空间中有44个用于PDCCH的位置，因而在LTE通信系统中需要大量译码尝试，这意味着虚警的发生将会更加频繁。因此，为了消除虚警，需要额外对DCI的内容(例如信息格式、内部信息约束、数据取值范围等)进行检查，而这将会显著增加用于确定PDCCH的有效性的系统开销。

目前，已经针对此提出采用嵌入于维特比译码器中的山本(Yamamoto)算法来确定接收的码字是否有效的方案。根据该方案，将设定一个预定阈值，并在确定码字是否有效时根据该阈值确定那个路径是幸存路径。出于说明的目的，在图1中示出了基于山本算法的译码方法的示意图。参见图1，在每一级的每个节点处，将确定网格中每个节点的两个输入路径的路径度量值(如图1所示的度量a和度量b)之间的差值绝对值|a-b|，并将确定的差值与前述预定阈值进行比较，并且如果确定的差值小于预定阈值，则确定相应的路径无效，并终止对于该路径的处理。如果所确定的差值大于预定阈值，则将度量a和度量b中的较大者作为用于下一级输入的路径度量值，以便在下一级进行类似处理。

然而，基于山本算法的方案存在有若干缺点。首先，该方案的性能很大地依赖于预定阈值的选择，不适当的阈值将会导致较差的性能。其次，在低信噪比(SNR)的情况下，该方案无论如何不能实现让人满意的效果。

为此，在本领域存在对于改善现有维特比译码器的需要。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种用于在维特比译码中验证码字的有效性的技术方案，以克服或者缓解前述维特比译码器中存在的至少一部分缺陷。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于在维特比译码中验证码字的有效性的方法。该方法包括：确定针对输入码字的存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和；确定与所述输入码字对应的信号质量指标；以及基于所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标，确定对所述输入码字译码后的码字的有效性。

在根据本公开的一个实施方式中，基于所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标，确定对所述输入码字译码后的码字的有效性可以包括：确定所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标的比值；将所述比值与预定阈值比较，以确定对该输入码字译码后的码字的有效性。

在根据本公开的另一实施方式中，所述预定阈值可以是固定值。

在根据本公开的再一实施方式中，所述方法可以进一步包括：在存在与所述输入码字对应的多个有效译码码字的情况下，获得与所述多个译码码字对应的所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标的多个比值；将所述多个译码码字中与所述多个比值中的最大者对应的译码码字确定为所述输入码字的有效码字。

在根据本公开的又一实施方式中，所述信号质量指标可以包括以下各项其中至少一个：所述输入码字的幅值的总和；所述输入码字的接收能量；所述输入码字的平均幅值；以及在译码过程中确定的最大路径度量值。

在根据本公开的另一实施方式中，所述输入码字可以是循环校验码。

根据本公开的第二方面，提供了一种用于在维特比译码中验证码字的有效性的设备。该设备可以包括：差值求和单元，被配置为确定针对输入码字的存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和；指标确定单元，被配置为确定与所述输入码字对应的信号质量指标；以及有效性验证单元，被配置为基于所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标，确定对所述输入码字译码后的码字的有效性。

根据本公开的第三方面，提供了一种译码方法。该方法可以包括根据本公开的第一方面所述的方法来验证码字的有效性。

根据本公开的第四方面，提供了一种译码器，该译码器包括根据本公开第二方面所述的用于在维特比译码中验证码字的有效性的设备。

根据本公开的实施方式，利用所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标两者来确定码字的有效性，因此不但可以消除信号波动的影响，而且可以实现更好的验证性能。而且在有利的实施方式中，将所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标的比值作为码字验证的指标，因此可以采用统一的阈值标准，而无需针对不同SNR设定多个阈值。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施方式的特征、优点及其他方面将变得更加明显，贯穿整个附图，相同附图标记指示相同或者相似元件或部件，且在附图中：

图1示意性地示出现有技术的基于山本算法的维特比译码过程的示意图；

图2示意性地示出根据本发明的一个实施方式的用于在维特比译码中验证码字有效性的方法的流程图；

图3示意性地示出根据本发明的一个实施方式的用于确定累积差值度量的示意图；

图4示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的用于在维特比译码中验证码字有效性的设备的流程图；以及

图5示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的译码器的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的各个示例性实施方式。应当注意，这些附图和描述涉及的仅仅是作为示例的优选实施方式。应该指出的是，根据随后描述，很容易设想出此处公开的结构和方法的替换实施方式，并且可以在不脱离本发明要求保护的发明的原理的情况下使用这些替代实施方式。

应当理解，给出这些示例性实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。

接下来，将首先参考图2来描述根据本公开的一个实施方式的用于在维特比译码中验证码字的有效性的方法的流程图。

如图1所示，首先在步骤S201，确定针对输入码字的存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和。

在本公开的一个实施方式中，如果已经根据维特比译码(诸如咬尾维特比译码)确定出最大的路径度量值，并通过回溯得到了与之相对应的译码结果，则可以根据本公开方法对译码结果进行验证。

一般而言，在进行维特比译码过程中，对于每一级，对于每个节点将会计算输入的两个路径的路径度量值，并对其进行比较以确定将其中哪一个作为用于下一级的路径度量值。因此，可以在译码过程中，在比较路径度量值的同时，计算输入的两个路径度量值的差值，同时将路径度量值的差值保存在存储单元中。类似地在下一级执行类似的操作，计算相应的路径度量值的差值，并将其与前一级计算的路径度量值的差值相加。这样，在到达最后一级时，就得到存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和。

图3示意性地示出根据本发明的一个实施方式的用于确定累积差值度量的示意图。如图3所示，对于以黑色粗显示出的存活路径，首先针对第二列、第一行的节点，根据输入的两个路径的路径度量值a0和b0，计算路径度量值的差值的绝对值，即S_DM＝|a0-b0|。接着，类似地，对于第三列第三行的节点，计算路径度量值的差值的绝对值，S_DM＝|a1-b1|，其中根据度量a1是度量a0和b0其中之一，这取决于它们的大小。此外，在该节点处，还将其与上一级计算的差值绝对值进行累积，即S_DM＝S_DM+|a1-b1|。通过这样的方式，在最后一级可以得到累积度量差值，S_DM＝S_DM+|a2-b2|，即该存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和。

备选地，也可以在比较两个输入路径的路径度量值时，仅仅计算处路径度量值的差值，而在最后一级已经确定了相应的差值后，将存储在存储单元中的所有差值进行求和，从而得到存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和。

此外，也可以有可能在译码过程中已经确定出最大的路径度量值时，获取相应各个节点的输入路径度量值(如果已经保存的话)，进而计算出存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和。

接着，在步骤S202，确定与所述输入码字对应的信号质量指标。

根据本公开的一个实施方式，可以计算输入码字的幅值的总和，其可以反映信号的SNR，因此可以将其作为信号质量指标S_A。

此外，可以计算输入码字的接收能量，即输入码字的平方和，以将其作为反映信号SNR的信号质量指标S_A。另外，也可以使用输入码字的平均幅值作为信号质量指标S_A。根据本公开的其他实施方式，采用在译码过程中确定的最大路径度量值作为信号质量指标S_A也是可行的。

然后，在步骤S203，基于所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标，确定对所述输入码字译码后的码字的有效性。

根据本公开的一个实施方式，可以确定所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标S_A的比值，即S_DM/S_A；然后将所述比值与预定阈值比较，以确定对该输入码字译码后的码字的有效性。例如，在该比值大于预定阈值时，确定相应的译码结果是有效的，反之确定译码结果是无效的。因此，在这种情况下，对于各种SNR，仅需一个统一的固定阈值，这是由于通过利用S_A进行归一化，移除了信号的波动效应。

在根据本公开的另一实施方式中，也可以确定与所述信号质量指标对应的阈值；并将所述路径度量差值的总和与所述确定的阈值比较，以确定对该输入码字译码后的码字的有效性。这实际上是对于前述确定差值的方案的一种修改实施方式。

根据本公开的实施方式，可以基于所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标两者来确定有效性判定指标。因此，根据本公开，可以消除信号波动的影响。此外，与山本算法相比，在根据本公开的技术方案中有效码字和无效码字之间的差别更为明显，因而可以实现更佳的验证性能。而且在有利的实施方式中，将所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标的比值作为码字验证的指标，因此可以采用统一的阈值标准，而无需针对不同SNR设定多个阈值。

因而，通过根据本公开的实施方式，可以在检测PDCCH时，有效验证CRC模块的译码结果的有效性，更为有效地消除虚警。

此外，由于在搜索空间中的多个位置处可能均存在PDCCH，因此可能存在如下情况，即针对一个CRC得到了多个有效码字。在这种情况下，需要从中选择一个作为有效码字。根据本公开的一个实施方式，还可以针对所述多个码字，确定针对存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和以及对应的信号质量指标，并基于所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标，确定对将所述多个码字其中之一确定为有效码字。例如，可以获取与多个码字中每一个对应的所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标的比值，并确定比值中的最大者，然后可以将所述多个译码码字中与该最大者对应的译码码字确定为所述输入码字的有效码字。

需要说明的是，根据本公开的实施方式，可以只针对与被确定最大路径度量值对应的存活路径，确定前述差值的总和信号质量指标，从而确定与通过回溯得到的译码结果的有效性。

此外，本公开还提供了一种用于在维特比译码中验证码字的有效性的设备。在下文中，将参考图4对其进行详细描述。

如图4所示，设备400可以包括差值求和单元410、指标确定单元420和有效性验证单元430。该差值求和单元410可以被配置为确定针对输入码字的存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和。该指标确定单元420可以被配置为确定与所述输入码字对应的信号质量指标。该有效性验证单元430可以被配置为基于所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标，确定对所述输入码字译码后的码字的有效性。

特别地，该有效性验证单元430可以进一步包括：比值确定单元432，被配置为确定所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标的比值；以及比值比较单元434，配置为将所述比值与预定阈值比较，以确定对该输入码字译码后的码字的有效性。根据本公开的实施方式，所述预定阈值可以是固定值。

此外，根据本公开的实施方式，所述信号质量指标可以是所述输入码字的幅值的总和。在根据本公开的另一实施方式中，可以通过所述输入码字的接收能量来确定所述信号质量指标。此外，还可以将所述信号质量指标确定为所述输入码字的平均幅值或者在译码过程中确定的最大路径度量值。

该设备400还可以附加地包括有效码字确定单元440。该有效码字确定单元440可以被配置为：在存在与所述输入码字对应的多个有效译码码字的情况下，获取与所述多个译码码字对应的所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标的多个比值；将所述多个译码码字中与所述多个比值中的最大者对应的译码码字确定为所述输入码字的有效码字。

根据本公开的实施方式，该设备400特别是与在检测PDCCH时确定循环校验码的译码结果是否有效。

需要说明的是，本公开所提供的设备400的操作与本公开所提供的方法的步骤基本对应，因此关于本公开所提供的设备400的各个部件的详细操作，可以参考结合附图2至图3对于本发明的方法的描述。

此外，还公开了一种维特比译码方法。该方法可以包括参考图2至图3所述的方法来验证码字的有效性的操作。

另外，本公开还提供了一种维特比译码器500。如图5所示，该维特比译码器500包括根据前面结合图4描述的用于在维特比译码中验证码字的有效性的设备400。

需要说明的是，尽管在上文的描述参考CRC进行了描述，但是很显然，本公开并不局限于CRC，而是可以应用于任何类型的码字以验证与该码字对应的译码结果有效性。

此外，尽管在上文中结合PDCCH的检测进行了描述，然而本公开并不局限于此，而是可以应用于任何需要验证译码结果有效性的场合。

此外，本领域技术人员可以理解，本发明可以应用于任意的维特比译码方案，诸如传统维特比译码方案、咬尾维特比译码方案、基于山本算法的维特比译码方案等。

在一些实施方式中，根据本公开中的方法和设备例如可以但不限于使用于TD-SCMDA通信系统中或者WCDMA系统中。

从上述描述应当理解，在不脱离本发明真实精神的情况下，可以对本发明各实施方式进行修改和变更。本说明书中的描述仅仅是用于说明性的，而不应被认为是限制性的。本发明的范围仅受日后可能提交的权利要求书的限制。

基于以上描述，本领域技术人员可以理解，本发明可以采用单元、方法、计算机程序或者计算机可读介质来实现。本公开的实施方式可以采取完全硬件实施方式、完全软件实施方式或既包含硬件组件又包含软件组件的实施方式的形式。例如，根据本公开的一些方面可以以硬件实现，另一些方面可以以可由控制、微计算机或其他计算设备来执行的固件或者软件实现，但本发明并不局限于此。

从上述描述应当理解，在不脱离本发明真实精神的情况下，可以对本公开的各实施方式进行修改、变更和组合。本说明书中的描述仅仅是用于说明性的，而不应被认为是限制性的。本发明的范围仅受所附权利要求书的限制。

Claims (14)

1.一种用于在维特比译码中验证码字的有效性的方法，包括：

确定针对输入码字的存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和；

确定与所述输入码字对应的信号质量指标；以及

基于所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标，确定对所述输入码字译码后的码字的有效性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标，确定对所述输入码字译码后的码字的有效性包括：

确定所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标的比值；

将所述比值与预定阈值比较，以确定对该输入码字译码后的码字的有效性。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预定阈值是固定值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，进一步包括：在存在与所述输入码字对应的多个有效译码码字的情况下，

获得与所述多个译码码字对应的所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标的多个比值；

将所述多个译码码字中与所述多个比值中的最大者对应的译码码字确定为所述输入码字的有效码字。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述信号质量指标包括以下各项其中至少一个：

所述输入码字的幅值的总和；

所述输入码字的接收能量；

所述输入码字的平均幅值；以及

在译码过程中确定的最大路径度量值。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述输入码字是循环校验码。

7.一种用于在维特比译码中验证码字的有效性的设备，包括：

差值求和单元，被配置为确定针对输入码字的存活路径中的所有节点的路径度量差值的总和；

指标确定单元，被配置为确定与所述输入码字对应的信号质量指标；以及

有效性验证单元，被配置为基于所述路径度量差值的总和以及所述信号质量指标，确定对所述输入码字译码后的码字的有效性。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述有效性验证单元进一步包括：

比值确定单元，被配置为确定所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标的比值；

比值比较单元，配置为将所述比值与预定阈值比较，以确定对所述输入码字译码后的码字的有效性。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述预定阈值是固定值。

10.根据权利要求7-9任一项所述的设备，进一步包括有效码字确定单元，被配置为：在存在与所述输入码字对应的多个有效译码码字的情况下，

获取与所述多个译码码字对应所述路径度量差值的总和与所述信号质量指标的多个比值；

将所述多个译码码字中与所述多个比值中的最大者对应的译码码字确定为所述输入码字的有效码字。

11.根据权利要求7-9任一项所述的设备，其中所述信号质量指标包括以下各项其中至少一个：

所述输入码字的幅值的总和；

所述输入码字的接收能量；

所述输入码字的平均幅值；以及

在译码过程中确定的最大路径度量值。

12.根据权利要求7-9任一项所述的设备，其中所述输入码字是循环校验码。

13.一种译码方法，包括根据权利要求1至6任一项所述的方法来验证码字的有效性。

14.一种译码器，包括根据权利要求7至12任一项所述的用于在维特比译码中验证码字的有效性的设备。