CN1143471C - 快速最大后验概率译码的方法和系统 - Google Patents

Abstract

通过并行处理前向和后向状态量度减小与MAP译码(和其变种)关联的处理时延。通过略去冗余运算和复用处理单元功能可以进一步减小处理复杂度。

Description

快速最大后验概率译码的方法和系统

                        背景

本发明一般涉及通信系统领域中的错误处理，更具体地说涉及使用最大后验概率(MAP)译码技术译码用纠错码传输的信号。

商用通信系统的发展，特别是蜂窝无线电话系统的爆炸性增长迫使系统设计人员寻找在不将通信质量降低到用户可容忍的门限之外的情况下来增加系统容量的方法。达到这些目标的一种技术涉及到把其中使用模拟调制来将数据加到载波上的系统转变为其中使用数字调制将数据加到载波上的系统。

在无线数字通信系统中，标准化空中接口规定了大多数系统参数，包括调制类型、脉冲串格式、通信协议等。例如欧洲电信标准学会(ETSI)已经规定了一种全球移动通信系统(GSM)标准，它在使用高斯最小移频键控(GMSK)调制方案符号速率为271ksps的射频(RF)物理信道或链路上使用时分多址接入(TDMA)进行控制、话音和数据信息的通信。在美国，电信工业协会(TIA)已经出版了许多临时标准，如IS-54和IS-136，定义了各种版本的数字先进移动电话业务(D-AMPS)，一种使用差分正交相移键控(DQPSK)调制方案在RF链路上传输数据的TDMA系统。

TDMA系统将可用频带细分成一个或多个RF信道，每个信道又进一步分成多个对应TDMA帧时隙的物理信道。逻辑信道由一个或几个指定了调制和编码的物理信道组成。在这些系统中，移动台通过在上行链路和下行链路RF信道上发送和接收数字信息脉冲串与多个分散的基站通信。

目前使用的移动台的增长数目已经产生了对蜂窝电信系统内更多话音和数据信道的需求。结果基站变得间隔更近，使得在相邻或间隔较近小区中运行在同一频率上的移动台之间的干扰增加。尽管数字技术提供了给定频谱上的更多有用信道，但是还需要减少干扰，或更特别地要增加载波信号强度与干扰的比值(即载波-干扰(C/I)比)。

为了提供各种通信业务，需要有相应最小的用户比特率。例如对话音和/或数据业务，用户比特率对应话音质量和/或数据吞吐量，用户比特率越高，话音质量越好和/或数据吞吐量越大。总的用户比特率由选择的语音编码、纠错编码(信道编码)、调制方案的组合技术和每个连接可分配的资源的数目(如编码、时隙、频率等)来确定。

在这个规范中具体关心的是纠错或信道编码。数字通信系统采用各种技术来处理错误接收的信息。一般来讲，这些技术包括那些帮助接收机纠正错误接收的信息的技术，如前向纠错(FEC)技术，和那些能够使接收错误的信息重新发送到接收机的技术，如自动重传请求技术。FEC技术包括例如在调制之前的数据卷积或块编码，这些编码用于允许纠正由噪声和干扰引起的误码。FEC编码涉及使用较大数目的编码比特表示一定数目的数据比特。这样通常通过它们的编码率如1/2和1/3来指示卷积码，其中较低的码率提供较强的误码保护，但对于给定信道比特率则用户比特率较低。

在接收机侧，接收到的序列被译码以便允许更进一步处理数据。当然在其上传输信号的信道使得这种译码处理更具挑战性。这种挑战性的图示见图1。这里，符号流u输入到卷积编码器10。经编码的符号流x在一条传输信道12(例如一个空中接口或有线线路)上传输并由接收实体以符号流y的形式接收下来，该符号流反映了信道对传输信号的影响。MAP译码器14将接收到的符号流y解译为输出符号流，这是原始符号流u的估计。注意为了简化这个讨论，忽略了本技术领域熟知的各种其他处理的描述，例如在发送机和接收机侧分别进行的调制和解调处理。

译码器14可以使用MAP译码算法，该算法也被称为逐符号的最大后验概率算法或BCJR算法，它是由Bahl、Cocke、Jelinek和Raviv在1974年3月IEEE Trans.Inform.Theory卷IT-20第284-287页的“最小化符号差错率的线性编码的最佳译码”中提出的。也提出了MAP算法的各种变种，这些变种从应用的观点来看更具商业灵活性。例如在1996年3月Hagenauer等人在IEEE Trans.Inform.Theory卷IT-42第429-445页的著作“二进制块和卷积码的迭代译码”中的Log-Map(在对数域执行处理)和Max-Log-Map(Log-Map的简化版本)。

由于在多数条件下相对于不太复杂的译码器(如Viterbi译码器)，MAP译码器的计算复杂而仅有相当小的性能增加，所以从其在七十年代出现以来采用MAP译码器的相对较少。但是随着纠错编码的不断发展，对MAP译码器的兴趣由于接近先农极限被重新点燃。本技术领域的专业人员将理解先农极限确定了用于可靠传输的最小的每比特能量与单边噪声密度(E_b/N₀)的比率。尽管先农在四十年代末期证明了这个极限，但是还没有开发出能提供这个理论可能性能的纠错编码。但是最近出现了一类所谓“turbo(涡轮)”码，它们更接近于在先农极限上的运行。由于这些和其他新型纠错编码的到来，MAP译码器已经回到主导位置。

下面描述MAP算法的详细运算，复习一下这里的公式将可以更好地理解MAP算法中涉及的量度。MAP译码器的一个可能应用是简单提供一个以直接的方式实现MAP算法的译码器。也就是说，对接收到的具有N个符号的序列，第一步计算和存储所有的分支转移量度和前向状态量度。在计算完第N个分支转移量度和第N个前向状态量度后，计算所有的N个后向状态量度。最后，计算完后向状态量度后，计算似然比。但是即使当使用强大的处理器执行这些计算时这种直接的MAP译码处理实现所涉及的处理时延也相当高。目前的通信需要越来越高的比特率，即是需要越来越小的处理时延容限。

一个在文献中发现的减小与应用MAP算法关联的处理时延的意图是在题目为“译码卷积编码的码字的软判决输出译码器”的WO98/20617公开内容中找到的。这里，描述了Log-Map译码器，其中第一“通用”的维特比译码器在初始状态t₀开始并为在窗口长度2L上每个时间间隔的每个状态提供多个前向状态量度。还提供第二“通用”的维特比译码器，其在第二时间t_2L开始并为每个时间间隔的每个状态提供多个后向状态量度。则处理器对每个状态执行两次求最大计算，对第一状态使用前向状态量度，对第二状态使用后向状态量度以及对第一和第二状态之间通路使用分支转移状态。

尽管该MAP译码实现相对于直接的MAP算法实现可以减小处理时延，但是它的复杂度还是相对较高且在第二个“通用”维特比译码器在每次开始时使用初始估计计算后向状态量度的意义上来说是次佳的。因此希望提供具有减小的处理时延、有限(如果有)的附加复杂度以及不需要采取算法的次佳变种的MAP译码器实现来使得能够对强有力的纠错编码进行有效译码，所述强有力的纠错编码是为下一代通信系统考虑的。

一种MAP译码器的并行块处理结构发表在1993年10月20-22日美国纽约Veldhoven，Netherlands的IEEE Workshop on VLSI信号处理研究组会议记录卷VI第141-149页中的、Dawid H，Gehnen G和Meyr H所著的“MAP信道译码：算法和VLSI结构”中。在该出版物中对一个连续数据流的不同的邻近块采用并行MAP译码器，这样获得了随并行处理的块数目成线性增长的译码速度。

WO-96/13105发表了使用逐个符号的MAP算法的软输出译码传输系统，它以L因子减小了后向量度的存储容量需求，这里L是在传输系统的发送机中使用的卷积码的影响长度。

                      概要

根据本发明可以克服传统传送信息的方法和系统的这些和其他缺点及限制，通过应用一种其中前向状态量度计算(FSMC)和后向状态量度计算(RSMC)并行处理的译码器和译码技术可以减小处理时延(如相对于直接应用的一个近似2的因子)。实现复杂度也相对于例如WO98/20617减小并且还可以通过认可与各种任务关联的处理时序和消除不必要的额外处理单元(如分支转移量度计算单元和似然比计算单元)来进一步减小时延。

                    附图简述

结合附图阅读下面的详细描述，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得更明显，其中：

图1是说明在涉及使用纠错编码的信道上发送和接收一个信号的通用方框图；

图2是根据本发明的示范实施方案的示范译码器的方框图；

图3是描述根据本发明的示范实施方案的示范译码过程的流程图；

图4是说明图2的示范译码器和图3的示范过程的运行的定时方面的一个时序图；

图5是说明图2的示范译码器和图3的示范过程的运行的定时方面的另一个时序图；

图6是根据本发明的另一个示范实施方案的译码器的方框图；以及

图7是可以使用本发明的示范无线通信系统的框图。

                       详细描述

在以下描述中为了解释而非限制的目的，发表了具体的细节如具体的电路、电路元件、技术等以便彻底理解本发明。但是对本技术领域的专业人员很显然本发明可以以不同于具体细节的其他实施方案来实现。在另外的例子中，为了不模糊本发明的描述将忽略已知方法、设备和电路的详细描述。

为了开始这个讨论应该提供一些有关MAP译码算法以及示范变种如LogMAP算法和Max-Log-MAP算法的额外细节以便给出在其中考虑本发明的一些环境。在以下讨论中使用一些变量，定义如下：

S_k：格状结构中第k个节点的状态

量度计算涉及概率，其符号如下：A、B和C表示事件，则以下定义有效：

P(A)：事件A的概率

P(A，B)：事件A和B联合发生的概率

P(A，B，C)：事件A、B和C联合发生的概率

P(A|B)：给定事件B发生时事件A的条件概率

P(A，B|C)：给定事件C发生时事件A和B联合发生的条件概率

P(A|B，C)：给定事件B和C联合发生时事件A发生的条件概率

MAP算法

MAP算法包括以下4步：

1.分支转移量度计算(BTMC)：从在信道12上接收的符号y_k计算分支转移量度γ_k(S_k-1，S_k)：

        γ_k(S_k-1，S_k)＝P(y_k，S_k|S_k-1)

         ＝P(y_k|S_k-1，S_k)·P(S_k|S_k-1)        (1)

2.前向状态量度计算(FSMC)：以初始量度α₀(S₀)递归计算前向状态量度α_k(S_k)，初始量度根据卷积编码器的初始状态定义：

${\mathrm{\α}}_k\left(S_k\right)=\underset{S_{k-1}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{k-1}\left(S_{k-1}\right)\·{\mathrm{\γ}}_k\left(S_{k-1^{\′}}{S}_k\right)---\left(2\right)$

3.后向状态量度计算(RSMC)：以初始量度β_N(S_N)递归计算后向状态量度β_k(S_k)，初始量度根据卷积编码器的最终状态定义：

${\mathrm{\β}}_{k-1}\left(S_{k-1}\right)=\underset{S_k}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\β}}_k\left(S_k\right)\·{\mathrm{\γ}}_k(S_{k-1},S_k)---\left(3\right)$

4.似然比计算(LRC)：计算软输出Λ_k，其与给定y的似然比u_k等价。注意分子及分母的和分别在u_k＝+1和u_k＝-1的那些状态对上：

${\mathrm{\Λ}}_k\frac{P(u_k=+1|y)}{P(u_k=-1|y)}=\frac{\underset{S_{k-1},S_k,u_k+1}{\mathrm{\Σ}}P(S_{k-1},S_k,y)}{\underset{S_{k-1},S_k,u_k=-1}{\mathrm{\Σ}}P(S_{k-1},S_k,y)}$

$=\frac{\underset{S_{k-1},S_k,u_k=+1}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{k-1}\left(S_{k-1}\right)\·{\mathrm{\γ}}_k(S_{k-1},S_k)\·{\mathrm{\β}}_k\left(S_k\right)}{\underset{S_{k-1},S_k,u_k=-1}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{k-1}\left(S_{k-1}\right)\·{\mathrm{\γ}}_k(S_{k-1},S_k)\·{\mathrm{\β}}_k\left(S_k\right)}---\left(4\right)$

Log-MAP算法

如果采取公式(1-4)中所有参数的对数且符号a＝lnα，b＝lnβ，c＝lnγ和L＝lnΔ，则BTMC、FSMC、RSMC和LRC的公式变成下面的公式(1’-4’)和处理Log-MAP算法中的4步：

1.BTMC：

   c_k(S_k-1，S_k)＝ln(P(y_k|S_k-1，S_k))+ln(P(S_k|S_k-1))(1′)

2.初始量度为a₀(S₀)＝ln(α₀(S₀))的FSMC：

$a_k\left(S_k\right)=\ln \left(\underset{S_{k-n}}{\mathrm{\Σ}}{e}^{a_{k-1}\left(S_{k-1}\right)+c_k(S_{k-1},S_k)}\right)---\left(2^{\′}\right)$

3.初始量度为b₀(S₀)＝ln(β₀(S₀))的RSMC：

$b_{k-1}\left(S_{k-1}\right)=\ln \left(\underset{S_k}{\mathrm{\Σ}}{e}^{b_k\left(S_k\right)+c_k(S_{k-1},S_k)}\right)---\left(3^{\′}\right)$

4.LRC：

$L_k=\ln \left(\underset{S_{k-1},S_k,u_k=+1}{\mathrm{\Σ}}{e}^{a_{k-1}\left(S_{k-1}\right)+c_k(S_{k-1},S_k)+b_k\left(S_k\right)}\right)----\left(4^{\′}\right)$

$-\ln \left(\underset{S_{k-1},S_k,u_k=-1}{\mathrm{\Σ}}{e}^{a_{k-1}\left(S_{k-1}\right)+c_k(S_{k-1},S_k)+b_k\left(S_k\right)}\right)$

Max-Log-MAP算法

如果使用近似值：

$\ln \left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{e}^{x_i}\right)=\underset{i}{\max }\left(x_i\right)---\left(5\right)$

公式(1’-4’)变成下面的(1”-4”)，Log-MAP算法变成Max-Log-MAP算法.则进行Max-Log-MAP算法的四个步骤如下：

1.BTMC：

   c_k(S_k-1，S_k)＝ln(P(y_k|S_k-1，S_k))+ln(P(S_k|S_k-1))(1″)

2.初始量度为a₀(S₀)＝ln(α₀(S₀))的FSMC：

$a_k\left(S_k\right)=\underset{S_{k-1}}{\mathrm{Max}}(a_{k-1}\left(S_{k-1}\right)+c_k(S_{k-1},S_k))---\left(2^{\′\′}\right)$

3.初始量度为b₀(S₀)＝ln(β₀(S₀))的RSMC：

$b_{k-1}\left(S_{k-1}\right)=\underset{S_k}{\mathrm{Max}}(b_k\left(S_k\right)+c_k(S_{k-1},S_k))---\left(3^{\′\′}\right)$

4.LRC：

$L_k=\underset{S_{k-1},S_k,u_k=+1}{\mathrm{Max}}(a_{k-1}\left(S_{k-1}\right)+c_k(S_{k-1},S_k)+b_k\left(S_k\right))-$

$-\underset{S_{k-1},S_k,u_k=-1}{\mathrm{Max}}(a_{k-1}\left(S_{k-1}\right)+c_k(S_{k-1},S_k)+b_k\left(S_k\right))---\left(4^{\′\′}\right)$

与文献中找到的许多算法一样，MAP理论是有趣的，但是理论的实现向设计工程师提出了现实问题。在MAP算法及其上述的变种中，这样的一个问题涉及处理时延。上面描述了相对WO 98/20617的示范实现，该实现想减小与MAP算法关联的处理时延。本发明的示范实施方案提供另一种也减小处理时延的实现，而计算复杂度较小且对每个后向状态量度计算没有使用估计值。

图2所示为本发明的一个示范实施方案的方框图。由于本发明可应用于原始MAP算法，以及Log-MPA和Max-Log-MAP(和其他任何变种)算法，对这里的示范实施方案提供的图中的信号名和参考符号描述如下。对MAP算法的上述约定有效的信号名在每条信号线上以上面的或以第一信号参考给出来。在MAP信号名之后或之下的方括弧中给出对与Log-MAP算法或Max-Log-MAP算法关联的命名约定有效的另一个信号名。例如参见图2的左上角，与到BTMC单元20的上面输入关联的信号线有一个MAP信号参考P(y_k|S_k-1，S_k)和一个Log-MAP(或Max-Log-MAP)信号参考ln(P(y_k|S_k-1，S_k))。

图2的示范译码器有多个根据本发明如下工作的不同的功能框。BTM是在BTMC单元20和22中以译码器使用的MAP算法的具体版本确定的方式计算。例如如果采用MAP算法，则分支量度根据公式(1)计算，如果采用Log-MAP算法，则根据公式(1’)或如果采用Max-Log-MAP算法，则根据公式(1”)计算。

类似地，在FSMC单元24中以取决于译码器使用的MAP变种的方式计算前向状态量度。也就是，如果采用MAP算法则根据公式(2)计算FSM，如果采用Log-MAP算法则根据公式(2’)计算，如果使用Max-Log-MAP算法则根据公式(2”)计算。类似地在RSMC单元26中计算后向状态量度，如果采用MAP算法则根据公式(3)，如果采用Log-MAP算法则根据公式(3’)计算，如果使用Max-Log-MAP算法则根据公式(3”)计算。

在LRC单元28和30中使用在单元20、22、24和26中确定的分支量度、前向状态量度和反向状态量度计算似然比。明确地说，如果采用MAP算法，则根据公式(4)计算似然比，如果采用Log-MAP算法，则根据公式(4’)计算，如果采用Max-Log-MAP算法，则根据公式(4”)计算。

图2还包括时延单元32和34以及存储单元36和38。这些单元通过定时和控制单元40用于缓冲和控制送到LRC单元28和30的量度值。为避免模糊该图，忽略了从定时和控制单元40到图2的其他功能框的信号线。但是本技术领域的专业人员将理解定时和控制单元40控制图2中每个方框的定时(输入/输出)，这样可以以例如图3-5的下面描述的方式计算并转发量度值以及在定时和控制单元40和图2的每个功能框之间提供信号线。

为了更好地理解根据本发明的示范MAP译码器的工作方式，图3给出一个说明示范译码工作的流程图。这里在步骤50接收到要译码的一个序列。这个接收到的序列可以，例如，在接收机已经以本技术领域的专业人员很明白的各种方式先处理过(如下变频、解调等)。接下来在步骤52，分别设置单元24和26的前向状态量度和后向状态量度递归要使用的初始条件。从卷积编码器的初始状态(典型地是固定的，因此接收机知道)确定FSMC单元的初始条件。如果最终状态已知，如当卷积编码器使用终止的卷积过程时，则从卷积编码器的最终状态确定RSMC单元的初始条件。否则例如当卷积编码器使用拖尾卷积过程时，可以使用最终状态的估计。

例如，考虑一个系统，其中发送机的卷积编码器具有3的约束长度即4种不同的可能状态，且其中接收机采用根据本发明实现的Log-MAP算法。如果编码器的初始状态为例如S₀＝0，则初始FSM可以设置为a₀(S₀＝0)＝0和a₀(S₀＝1)＝a₀(S₀＝2)＝a₀(S₀＝3)＝-∞。如果最终状态已知为例如S_N＝2，则初始RSM可以设置为b_N(S_N＝2)＝0和b_N(S_N＝0)＝b_N(S_N＝1)＝b₀(S₀＝3)＝-∞。否则如果接收机不知道卷积编码器的最终状态，则初始RSM可以被设置为b_N(S_N＝0)＝b_N(S_N＝1)＝b_N(S_N＝2)＝b_N(S_N＝3)＝0。

现在回到图3，在步骤54对译码过程中作为参考的附标k进行初始化。该附标可以例如对应基于符号速率和/或取样速率选择的时间步长。在这个时刻FSMC单元24和RSMC 26分别以在步骤52存储的初始FSM和RSM进行初始化。在步骤56，增加附标k且译码过程开始。在本发明的这个实施方案中描述的示范译码过程按一个循环工作，其中前向状态量度和后向状态量度并行计算，这样减小了译码时延。处理方法根据在接收到的序列中的符号数N是奇数或偶数而略有不同。

在循环的第一部分即包括步骤56-62，计算并存储接收序列的分支转移量度、前向状态量度和后向状态量度的一部分。明确地说，从步长K＝1到步长k＝N/2(如果N为偶数)或k＝N/2-1/2(如果N为奇数)，计算附标为k和N-k+1(步骤58)的BTM、附标为k的FSM(步骤60)和附标为N-k的RSM(步骤60)。FSM和RSM分别存储在单元36和38中。在这点上，如在判判块62中确定的，译码过程已具有足够的量度数据来开始计算似然比，而其余的量度正在被计算以便将过程扩展到包括似然比计算。

如果在接收序列中有奇数个符号N，则在扩展循环的第一次迭代期间只计算一次似然比。这样在步骤64，如果k＝N/2+1/2(即只有N为奇数才为真)处理流程转到步骤66，这里使用α_k-1(S_k-1)、γ_k(S_k-1，S_k)和β_k(S_k)计算附标为N/2+1/2的LR。然后流程循环返回到步骤56增加附标k，计算并存储一组新量度并且然后计算额外的似然比。

如果另一方面N是偶数或第一次迭代之后当N是奇数时，流程从块64转到块68，其中经过循环每次计算两个似然比。确切地说，从步长k＝N/2+1(如果N是偶数)或k＝N/2+3/2(如果N是奇数)直到步长k＝N，计算并存储附标为k和N-k+1的BTM，附标为k的FSM、附标为N-k的RSM和附标为K和N-k+1的LR。当译码器到达步长k＝N时，过程沿“否”分支从判决块70出来。然后在步骤72可以从译码器输出译码后的序列。

如前面提到的，定时和控制单元40(图2)控制量度的计算并在各种计算单元之间传递值以获得参考图3描述的示范译码过程。由于前向状态量度和后向状态量度并行处理且因为前向状态量度是从接收序列的第一个符号开始计算而后向状态量度是从接收序列中的最后一个符号开始计算，因此有一段时间间隔，其间对接收序列计算量度，但是不计算似然比。如上所述，一旦附标到达N/2，就可以开始计算似然比。本发明的示范实施方案的时序可以使用图4和5的时序图看得更清楚，其中与上面的图2和3使用同一命名约定。

图4说明当N是偶数时与量度和似然比计算关联的定时。其中可以看到在时刻k＝0，FSMC 24输出一个初始前向状态量度，且同时RSMC26与其一起输出一个初始后向状态量度。但是LRC 28和30不在该时刻提供似然比。当附标k增加时，FSMC 24和RSMC 26继续输出前向和后向量度。当k＝N/2+1时，LRC单元28和30都使用先前计算并存储的前向和后向状态量度开始输出似然比。这要一直继续到k＝N。

图5说明当N是奇数时与量度和似然比计算关联的定时。其中可以看到，再一次，在时刻k＝0，FSMC 24输出一个初始前向状态量度，且同时RSMC 26与其一起输出一个初始后向状态量度。但是LRC 28和30不在该时刻提供似然比。当附标k增加时，FSMC 24和RSMC 26继续输出前向和后向量度。当k＝N/2+1时，LRC单元30输出第一个似然比。然后当k＝N/2+3/2时，LRC单元28和30都使用先前计算并存储的前向和后向状态量度开始输出似然比。这要一直继续到k＝N。

在根据前述公式计算似然比中，会看到用于确定前向状态量度和后向状态量度的计算部分在计算似然比期间重复。确切地说，前向状态量度与分支状态量度的相乘(或相加)以及后向状态量度和分支状态量度的相乘(或相加)是共同的运算(如比较公式(2)和公式(4))。这样根据图6所示的本发明的另一个示范实施方案，这些共同的运算只需要执行一次，即在量度计算期间而不是在量度计算和似然比计算期间。在这个图中，对与图2的译码器具有同样输入和输出的单元重复使用共同的参考数字，信号命名约定也是一样的。这样仅FSMC 80和RSMC 82具有不同的参考数字和不同的输出。还应该注意在图6的译码器中忽略了时延单元32和34，这是因为LRC单元28和30分别直接使用了FSM和RSM。

这些示范实施方案的其他变化对本技术领域的专业人员也是显然的。例如如果BTMC单元20和22的处理时延分别小于或等于FSMC单元和RSMC单元的处理时延的一半，则可以从图2和6中的译码器中去掉一个BTMC单元。例如可以提供单个BTMC单元来交替向FSMC单元和RSMC单元提供一个分支转移量度。可以在BTMC单元的输出提供一个复用器(未示出)以在FSMC单元和RSMC单元之间切换其输出。当然，到单个BTMC的输入也需要在那些需要从序列格状结构的开始计算分支量度的单元和那些需要从序列格状结构的结束计算分支量度的单元之间切换。

同样地，如果LRC单元28和30分别具有小于或等于与FSMC单元和RSMC单元关联的处理时延一半的处理时延，则也可以去掉其中一个LRC单元。在这种实施方案中，可以提供一个解复用器(未示出)来交替将FSMC和RSMC的输出切换到单个LRC单元的输入。根据本发明的另一个示范实施方案，可以使用管道化处理技术来组合FSMC和RSMC单元以进一步减小根据本发明的译码器的复杂度。

根据本发明的译码技术可应用到任何通信系统和/或环境。但是如上所述，这些MAP译码技术(和其变种)可以在无线通信环境中找到具体的应用，该环境中传输信道12是一个空中接口且编码器10和译码器14是基站和移动台的一部分(或反之亦然)。为了提供一些通用性，图7和以下描述提供一些可以实现本发明的这样一种示范系统的通用讨论。

图7表示一个包括一个示范基站110和移动台120的示范蜂窝移动无线电话系统的方框图。基站包括一个控制和处理单元130，其连接到MSC 140，后者进而又连接到PSTN(未示出)。这种蜂窝无线电话系统的一般特征在本技术领域中是熟知的，如授予Wejke等人的题目为“蜂窝通信系统中的相邻辅助切换”的美国专利第5,175,867号和授予Raith等人的题目为“一种在无线通信系统中进行通信的方法”的美国专利第5,603,081中描述的。

基站110通过一个业务信道收发信机150处理多个话音/数据(即业务)信道，收发信机由控制和处理单元130控制。还有每个基站包括一个控制信道收发信机160，其能够处理一个以上的控制信道。控制信道收发信机160由控制和处理单元130控制。控制信道收发信机160在基站或小区的控制信道上向锁定到该控制信道的移动台广播控制信息。应该理解收发信机150和160可以用单个设备实现，如业务和控制收发信机170，以及收发信机到天线的分配不需要是专用的。作为其中执行的信号处理的一部分，基站110可以包括一个译码器，如上所述，用于去除与移动台120在控制信道或业务信道上传输的信号相关联的纠错编码。

移动台120在其业务和控制信道收发信机170接收在控制信道上广播的信息。又一次，作为这个接收信息的处理的一部分，移动台120可以包括一个相对上述任何先前的示范实施方案描述的译码器。然后，处理单元180评估接收到的控制信道信息(该信息包括移动台要锁定的侯选小区的特征)，并确定移动台应该锁定在哪个小区。一旦已经为移动台120分配了一个业务信道，处理单元180还译码和解调在业务信道上接收的信息。

尽管已经仅参考几个示范实施方案详细描述了本发明，在本技术领域的专业人员将理解在不偏离本发明的情况下可以进行各种修改。例如上述处理可以用于译码经涡轮编码的接收信号序列，其中在对接收到的符号值进行任何硬判决之前要为一个序列计算似然比。这样可以看出本发明可同样应用于其中与硬符号判决串联地、在进行硬符号判决之前或甚至不进行硬判决而产生软信息的译码技术。因此本发明仅由以下想包括所有其等价物的权利要求所定义。

Claims (16)

1.一种根据MAP算法译码N个接收到的符号序列的方法，所述方法包括步骤：

计算第一分支转移量度γ₁，γ₂，...；，c₁，c₂...(20；58)，

基于所述第一分支转移量度确定前向状态量度α₁，α₂，...；，a₁，a₂...(24；60；80)，

确定后向状态量度β_N-1，β_N-2，...；，b_N-1，b_N-2...(26；60；82)，

基于所述分支转移量度、所述前向状态量度和所述后向状态量度的组合计算似然比(28，30；66，68)，

使用所述似然比译码所述接收的符号序列，其特征在于

所述方法还包括计算第二分支转移量度γ_N，γ_N-1，...；，c_N，c_N-1...(22；58)的步骤，

所述确定后向状态量度的步骤包括基于所述第二分支转移量度确定所述后向状态量度，

所述确定后向状态量度的步骤与所述确定前向状态量度的步骤并行执行，

所述计算似然比的步骤包括在已经确定了预定数目的所述前向状态量度和所述后向状态量度后计算所述似然比。

2.权利要求1的方法，其中所述分支转移量度、所述前向状态量度、所述后向状态量度和所述似然比根据Log-MAP算法计算。

3.权利要求1的方法，其中所述分支转移量度、所述前向状态量度、所述后向状态量度和所述似然比根据Max-Log-MAP算法计算。

4.前面权利要求之一的方法，其中所述计算所述第一和第二分支转移量度的步骤还包括：

并行计算所述第一和第二分支转移量度。

5.权利要求1到3之一的方法，其中所述计算所述第一和第二分支转移量度的步骤还包括：

交替计算所述第一和第二分支转移量度。

6.权利要求1到3之一的方法，其中所述计算所述似然比的步骤还包括步骤：

并行计算两个似然比。

7.权利要求1到3之一的方法，其中所述计算所述似然比的步骤还包括步骤：

交替计算：

基于所述前向状态量度之一、所述后向状态量度之一和所述第一分支转移量度之一的第一似然比(28；68)；以及

基于所述前向状态量度之一、所述后向状态量度之一和所述第二分支转移量度之一的第二似然比(30；68)；

8.权利要求1到3之一的方法，其中所述确定所述前向和后向状态量度的并行步骤使用管道化处理技术执行。

9.权利要求1到3之一的方法，还包括步骤：

存储(36，38；60)所述前向状态量度和所述后向状态量度；以及

在已经存储了预定数目的所述前向状态量度和所述后向状态量度后计算所述似然比。

10.权利要求9的方法，还包括步骤：

存储所述第一和第二分支转移量度。

11.权利要求1到3之一的方法，其中所述译码步骤还包括步骤：

在计算完所述序列的所有似然比后硬判决接收的符号序列的符号值。

12.权利要求1到3之一的方法，其中所述接收到的符号序列具有N个符号，且所述方法包括步骤：

(a)初始化附标k(54)；

(b)增加所述附标k(56)；

(c)基于所述接收的符号序列计算第一分支转移量度γ_k；c_k(58)；

(d)基于所述接收的符号序列计算第二分支转移量度γ_N-k+1；c_{N- k+1}(58)；

(e)基于所述第一分支转移量度确定前向状态量度α_k；a_k(60)；

(f)存储所述前向状态量度(60)；

(g)与确定所述前向状态量度的步骤并行地、基于所述第二分支转移量度确定后向状态量度β_N-k；b_N-k(60)；

(h)存储所述后向状态量度(60)；

(i)只要k≤N/2就重复步骤(b)-(h)(62)，然后基于所述前向状态量度和所述后向状态量度开始计算似然比(Λ_k，Λ_N-k+1，66，68)以及

(j)使用所述似然比译码所述接收的符号序列。

13.权利要求12的方法，其中所述计算所述第一和第二分支转移量度的步骤还包括：

使用同一处理单元交替计算所述第一和第二分支转移量度。

14.一种接收信号的收发信机包括：

一个接收要译码的N个符号序列的接收处理单元；和

一个译码所述序列的MAP纠错译码器，其特征在于

所述MAP纠错译码器被配置为通过以下方式译码所述序列

-通过并行确定前向和后向状态量度，

-通过在已经确定完预定数目的前向和后向状态量度后计算似然比。

15.权利要求14的收发信机，其中所述MAP纠错译码器被配置为使用Log-MAP算法计算所述前向和后向状态量度。

16.权利要求14的收发信机，其中所述MAP纠错译码器被配置为使用Max-Log-MAP算法计算所述前向和后向状态量度。

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