CN1181638C - 解码未知帧长度的数据的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种解码未知帧长度的数据的装置。该装置包括预解码部分和解码数据输出部分。预解码部分根据每个可能的帧长度将输入数据解码为预解码数据。解码数据输出部分从预解码数据中选择性地输出对应于检测的帧长度的数据。因此，可以有效地利用存储器，防止了解码效率的恶化。

Description

解码未知帧长度的数据 的装置和方法
                        技术领域
本发明涉及一种解码未知帧长度的数据的装置和方法，尤其涉及这样一种解码未知帧长度的数据的装置和方法，该装置和方法能够有选择地从对应于每个可能的数据帧长度而解码的预解码数据中输出合适的数据。
                        背景技术
在数字通信系统中，维特比(Viterbi)解码器通常解码被用于纠正数据错误的树代码(Tree code)。根据通信系统的标准，树代码主要由两种方法传送。一种方法是连续地传送数据，而不限制数据帧的长度。另一种方法是用统一的预定数据帧长度传送数据。
图1是示出传统的维特比解码器的方框图。维特比解码器200包括支路度量(branch metrics)处理器210、ACS部分(相加、比较和选择部分)230、路径度量(path metrics)存储部分250，回溯(traceback)数据存储部分270和回溯控制部分290。支路度量处理器210通过比较所接收的数据和标准定值(standardlevel)，计算一系列支路度量。ACS部分230通过将先前状态的路径度量和从支路度量处理器210输入的支路度量相加，获得当前状态的路径度量值，用路径度量值确定路径选择数据，并输出该确定的数据路选择到回溯数据存储部分270。ACS部分230也执行控制操作以保证相应状态的路径度量值没有溢出。路径度量存储部分250存储由ACS部分230计算的相应状态的路径度量值。路径选择数据被存储在回溯数据存储部分270中，在回溯控制部分290的控制下回溯和解码为维特比解码器200的输出信号。
参考图2，当有常规帧长度E和解码深度D时，维特比解码器200(图1)的回溯控制部分290的控制操作如下。首先，在步骤SS1，用于记数输入到回溯数据存储部分270的数据的参数i被初始化。然后，在步骤SS2，参数i被增加。接着，在步骤SS3，第i路径选择数据被存储在回溯数据存储部分270中。然后在步骤SS4，将参数i与解码深度D比较。如果在解码深度D比较步骤SS4，参数i被确定小于解码深度D，则执行参数增加步骤SS2。即，输入到回溯数据存储部分270的数据被连续地存储在回溯数据存储部分270中，直到第D个数据被输入。
在解码深度比较步骤SS4，如果参数i等于或大于解码深度D，则执行帧结束校验步骤SS5，即将参数i与帧长度E比较。帧结束校验步骤SS5校验是否输入数据是数据帧的结束数据。在帧结束校验步骤SS5，如果输入数据不是数据帧的结束数据，在下一步骤SS6，存储在回溯数据存储部分270中的数据被回溯，被回溯的数据的结束数据被输出作为维特比解码器200的输出数据，且执行参数增加步骤SS2。
同时，在帧结束校验步骤SS5，如果输入数据是数据帧的结束数据，即第E个数据，在下一步骤SS7，存储在回溯数据存储部分270中的数据被回溯，且输出所有被回溯的数据。因此，完成了维特比解码器的解码操作。
然而，上述的解码器不能有效地解码未知帧长度的数据。即，当解码未知帧长度的数据时，传统的解码器需要通过使用循环冗余校验(CRC)、零路径度量和最小路径度量等来检测帧长度。除了用于检测数据帧长度的CRC、零路径度量和最小路径度量，另一个不便之处是，必须对应于每个可能的数据帧长度，重复地执行解码。因此，由于必须对应于可能帧长度的数目来执行解码，所以解码效率被恶化。另一个问题是解码器需要很大的存储器容量，这是因为必须有独立的存储部分用于存储对应于每个可能的帧长度的被解码数据。
                         发明内容
本发明是为了克服相关技术的上述问题，因此，本发明的一个目的是提供一种装置，能够精确解码未知帧长度的数据。
本发明的另一个目的是提供一种方法，用于解码未知帧长度的数据，而不会恶化解码效率。
本发明的另一个目的是提供一种方法，用于解码未知帧长度的数据，能够有效地利用存储器。
第一个目的是通过根据本发明的用于解码未知帧长度的数据的装置来实现的，它包括预解码部分，用于根据每个可能的帧长度将输入数据解码为预解码数据；和解码数据输出部分，用于从由所述预解码部分根据每个可能的帧长度解码的所述预解码数据中，选择性地输出对应于从所述输入数据检测的帧长度的数据，其中该解码数据输出部分包括：帧长度确定部分，用于基于所述输入数据，检测帧长度；和输出控制部分，用于控制所述预解码数据从而输出对应于所检测的帧长度的所解码数据。
所述预解码部分包括支路度量计算部分，用于通过比较所述输入数据和标准定值，计算一系列支路度量；相加、计算和选择部分，用于通过将先前状态的路径度量和所述的一系列支路度量相加，获得当前状态的路径度量，和从所述路径度量，选择性地输出当前状态的最佳路径，作为路径选择数据；路径度量存储部分，用于存储由所述相加、计算和选择部分计算的当前状态的所述路径度量；回溯数据存储部分，用于存储从所述相加、计算和选择部分输出的所述路径选择数据，回溯所述路径选择数据，并顺序地输出所回溯的数据作为预解码数据；和回溯控制部分，用于根据每个可能的帧长度控制所述回溯数据存储部分的回溯操作。
所述解码数据输出部分包括输出存储部分，用于存储从所述回溯数据存储部分输出的所述预解码数据。
所述第二和第三个目的是通过根据本发明的用于解码未知帧长度的数据的方法来实现的，所述方法包括以下步骤：(a)根据每个可能的帧长度将输入数据解码为预解码数据；和(b)从根据每个可能的帧长度解码的所述预解码数据中，选择性地输出对应于基于所述输入数据检测的帧长度的数据，其中该步骤(b)包括子步骤：(b1)由该输入数据而检测帧长度；和(b2)控制所述预解码数据从而输出对应于所检测的帧长度的所解码数据。
所述预解码步骤(a)包括以下子步骤：(a1)通过比较所述输入数据和标准定值，计算一系列支路度量；(a2)通过将先前状态的路径度量和所述的一系列支路度量相加，获得当前状态的路径度量，和从所述路径度量，选择性地输出当前状态的最佳路径，作为路径选择数据；(a3)存储所述路径选择数据；和(a4)根据每个可能的帧长度，回溯所述路径选择数据，并顺序地输出所回溯的数据作为预解码数据。
所述回溯步骤(a4)包括以下子步骤：(a41)初始化用于记数所述路径选择数据的数据参数、用于指示所述可能的帧长度的帧长度指示参数、用于指示所述可能帧长度的帧长度参数；(a42)将所述数据参数加1；(a43)存储对应于所述数据参数的路径选择数据；(a44)比较所述数据参数和所述帧长度参数；(a45)如果所述数据参数和所述帧长度参数不同，则比较所述数据参数和解码深度，且如果所述数据参数小于所述解码深度，执行所述数据参数增加子步骤(a42)；(a46)如果所述数据参数等于或大于所述解码深度，则第一次回溯所述路径选择数据，顺序地输出所述数据的最后回溯位作为第一预解码数据，并执行所述数据参数增加子步骤(a42)；(a47)如果所述数据参数等于所述帧长度参数，则第二次回溯所述路径选择数据，顺序地输出所述数据的所有回溯位作为第二预解码数据；(a48)在子步骤(a47)完成后，比较所述帧长度参数和可能的最长帧长度，且如果所述帧长度参数等于所述可能的最长帧长度，则结束所述回溯步骤(a4)；和(a49)如果所述帧长度参数不同于所述可能的最长帧长度，则将所述帧长度指示参数加1，且执行所述数据参数增加子步骤(a42)。
所述步骤(b2)从在所述子步骤(a46)和(a47)中输出的第一和第二预解码数据中，选择性地输出对应于所检测的帧长度的数据作为终解码数据。
所述帧长度确定子步骤(b1)，最好通过使用循环冗余校验、零路径度量和最小路径度量之一来检测所述帧长度。
所述解码数据输出步骤(b2)包括以下子步骤：(b21)初始化预解码数据指示参数；(b22)将所述预解码数据指示参数加1；(b23)如果所述预解码数据指示参数小于所述检测的帧长度，则从所述第一次预解码数据中选择性地输出由所述预解码数据指示参数指示的数据，并执行所述预解码数据指示参数增加子步骤(b22)；和(b24)如果所述预解码数据指示参数等于所述检测的帧长度，则从所述第一次和第二次预解码数据中，选择性地输出由所述帧长度指示参数指示的数据。
                         附图说明
通过参考附图更详细地解释本发明的优选实施例，本发明的目的和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是示出传统的维特比解码器的方框图；
图2是解释控制图1的维特比解码器的回溯操作的方法的流程图；
图3是示出根据本发明的解码未知帧长度的数据的装置的方框图；
图4是解释应用到图3的根据本发明的解码未知帧长度的数据的方法的流程图；
图5A是详细解释图4的预解码过程的流程图；
图5B是详细解释图4的回溯过程的流程图；
图6A是详细解释图4的被解码数据输出过程的流程图；
图6B是详细解释图6A的被解码数据输出过程的流程图；和
图7是示出根据本发明的优选实施例的图3的输出缓冲器的结构的图。
                       具体实施方式
参考附图，通过下述的优选实施例的更好的理解，本发明的目的和其他优点将变得更加明显。
如图3所示，根据本发明用于解码未知帧长度的数据的解码装置包括预解码部分310和被解码数据输出部分330。预解码部分310将输入数据解码为对应于每个可能帧长度的预解码数据。被解码数据输出部分330选择性地输出对应于从输入数据检测的数据帧长度的预解码数据。
预解码部分310包括支路度量计算部分311、ACS部分312、路径度量存储部分313，回溯数据存储部分314和回溯控制部分315。支路度量计算部分311通过比较输入数据和标准定值，计算一系列支路度量。ACS部分312通过将当前状态的支路度量和先前状态的路径度量相加，获得当前状态的路径度量。另外，从当前状态的路径度量，ACS部分312选择性地输出相应状态的最佳路径，作为路径选择数据。路径度量存储部分313存储由ACS部分312计算的相应状态的路径度量值。回溯数据存储部分314存储从ACS部分312输出的路径选择数据，回溯该路径选择数据，并输出预解码数据。回溯控制部分315根据相应可能的数据帧长度控制回溯数据存储部分314的回溯操作。在描述本发明的解码方法时，将详细描述回溯控制部分315的控制操作。
解码数据输出部分330包括帧长度确定部分332、输出存储部分334和输出控制部分336。基于输入数据，帧长度确定部分332检测数据帧长度，帧长度可以通过熟知的方法检测，即，通过使用循环冗余校验(CRC)、零路径度量和最小路径度量。输出存储部分334存储在回溯控制部分315的控制下从回溯数据存储部分314输出的预解码数据。输出控制部分336控制输出存储部分334从而输出对应于所检测的帧长度的所解码数据。下面将更详细地描述输出控制部分336的控制操作。
下面将参考图4至图7更详细地描述根据本发明的解码未知帧长度的数据的方法。首先，参考图4，用于解码未知帧长度的数据的解码方法包括预解码步骤S1和解码数据输出步骤S2。预解码步骤S1根据相应的可能帧长度将输入数据解码为预解码数据。解码数据输出步骤S2选择性地输出对应于从输入数据检测的帧长度的预解码数据。
参考图5A，预解码步骤S1包括支路度量计算步骤S11、路径选择数据输出步骤S12、路径选择数据存储步骤S13和回溯步骤S14。支路度量计算步骤S11通过比较数据和标准定值，计算一系列支路度量。路径选择数据输出步骤S12通过将一系列当前状态的支路度量加到先前状态的路径度量，获得当前状态的路径度量。基于路径度量，路径选择数据输出步骤S12选择性地输出当前状态的最佳路径作为路径选择数据。路径选择数据存储步骤S13存储在路径选择数据输出步骤S12输出的路径选择数据。回溯步骤S14根据相应的可能的帧长度回溯路径选择数据，并输出所回溯的数据作为预解码数据。
参考图5B，回溯步骤S14包括以下子步骤：初始化步骤S141、数据参数增加步骤S142、路径选择数据存储步骤S143、帧长度比较步骤S144、解码深度比较步骤S145、第一回溯步骤S146、第二回溯步骤S147、最长帧长度比较步骤S148和帧长度指示参数增加步骤S149。
首先，在初始化步骤S141用于记数路径选择数据的数据参数s、用于指示可能的帧长度的帧长度指示参数i、用于指示该帧的可能长度的帧长度参数Ei和用于指示可能的最长帧长度的可能最长帧长度En被初始化。假定可能帧长度的总数目是n，则帧长度指示参数i从一1到n变化，用于记数可能帧长度的数目。当帧长度指示参数i被初始化时，帧长度参数Ei被分配以第i个可能的帧长度。在初始化步骤S141之后，执行数据参数增加步骤S142。在路径选择数据存储步骤S143，对应于增加的数据参数s的路径选择数据被存储。在帧长度比较步骤S144，将增加的数据参数s与帧长度参数Ei比较。在帧长度比较步骤S144后，当在帧长度比较步骤S144中确定数据参数s与帧长度参数Ei不同时，执行解码深度比较步骤S145，比较数据参数s和解码深度D。如果在解码深度比较步骤S145中确定数据参数s小于解码深度D，则执行数据参数增加步骤S142。
同时，在解码深度比较步骤S145中，如果数据参数s等于或大于解码深度D，则执行第一回溯步骤S146，回溯所存储的路径选择数据，输出末位作为第一预解码数据PDi，执行数据参数增加步骤S142。
在帧长度比较步骤S144中，如果数据参数s等于帧长度参数Ei，则执行第二回溯步骤S147，回溯所存储的路径选择数据，顺序地输出所有回溯的数据作为第二预解码数据PDi*。当完成第二回溯步骤S147时，执行最长帧长度比较步骤S148，比较帧长度参数Ei和可能的最长帧长度En。如果在最长帧长度比较步骤S148中，帧长度参数Ei等于可能最长帧长度En，则完成了回溯数据存储步骤S14。然而，如果帧长度参数Ei不同于可能最长帧长度En，则执行帧长度指示参数增加步骤S149，增加帧长度指示参数i。另外，帧长度指示参数增加步骤S149初始化数据参数s，分配给帧长度参数Ei第i个可能的帧长度。
参考图6A，解码数据输出步骤S2包括帧长度确定步骤S21，用于基于输入数据检测帧长度Ek；和解码结果输出步骤S22，用于从第一和第二预解码数据PDi和PDi*中选择性地输出对应于所检测的帧长度Ek的预解码数据。
帧长度确定步骤S21最好使用用于检测帧长度的一般方法，即CRC、零路径度量和最小路径度量。
参考图6B，解码结果输出步骤S22包括初始化步骤S221、参数增加步骤S222、常数比较步骤S223、第一解码数据输出步骤S224和第二解码数据输出步骤S225。
在初始化步骤S221，预解码数据指示参数ps被初始化。然后，在参数增加步骤S222预解码数据指示参数ps被增加。接着，在常数比较步骤S223，将增加的预解码数据指示参数ps与对应于所检测的帧长度Ek的帧长度指示参数k相比较。如果在比较步骤S223中，增加的预解码数据指示参数ps小于对应于所检测的帧长度Ek的帧长度指示参数k，则执行第一解码数据输出步骤S224，从第一预解码数据中输出由预解码数据指示参数ps所指示的数据PDps并执行参数增加步骤S222。同时，如果预解码数据指示参数ps等于对应于所检测的帧长度Ek的帧长度指示参数k，则执行第二解码数据输出步骤S225，从第一预解码数据中输出由帧长度指示参数k所指示的数据PDk，且从第二预解码数据中输出由帧长度指示参数k所指示的数据PDk*。
图7示出了根据本发明的优选实施例，存储在输出存储部分334中的第一和第二预解码数据PDi和PDi*的构造。PD1和PD1*是根据第一可能帧长度E1解码的数据。PD2和PD2*是根据第二可能帧长度E2解码的数据。PDn和PDn*是根据第n可能帧长度En解码的数据。因此，如果由帧长度确定部分332确定的帧长度是E2，则对应的解码数据是PD1、PD2和PD2*。
如上所述，根据本发明的解码装置和方法，即使当数据帧长度未知时，数据也可以被精确解码。第二，精确数据解码的执行并未恶化解码效率。第三，存储器可以被更有效地利用。
尽管本发明已经参考前面的优选实施例示出和描述，但显然对本领域的技术人员而言，在形式和细节上进行的改变不脱离所附权利要求书限定的本
发明的范围。

Claims (9)

1.一种用于解码未知帧长度的数据的装置，包括：
预解码部分，用于根据每个可能的帧长度将输入数据解码为预解码数据；和
解码数据输出部分，用于从由所述预解码部分根据每个可能的帧长度解码的所述预解码数据中，选择性地输出对应于从所述输入数据检测的帧长度的数据，
其中该解码数据输出部分包括：
帧长度确定部分，用于基于所述输入数据，检测帧长度；和
输出控制部分，用于控制所述预解码数据从而输出对应于所检测的帧长度的所解码数据。
2.如权利要求1所述的解码装置，其中所述预解码部分包括：
支路度量计算部分，用于通过比较所述输入数据和标准定值，计算一系列支路度量；
相加、计算和选择部分，用于通过将先前状态的路径度量和所述的一系列支路度量相加，获得当前状态的路径度量，和从所述路径度量，选择性地输出当前状态的最佳路径，作为路径选择数据；
路径度量存储部分，用于存储由所述相加、计算和选择部分计算的当前状态的所述路径度量；
回溯数据存储部分，用于存储从所述相加、计算和选择部分输出的所述路径选择数据，回溯所述路径选择数据，并顺序地输出所回溯的数据作为预解码数据；和
回溯控制部分，用于根据每个可能的帧长度控制所述回溯数据存储部分的回溯操作。
3.如权利要求2所述的解码装置，其中所述解码数据输出部分还包括：
输出存储部分，用于存储从所述回溯数据存储部分输出的所述预解码数据。
4.一种用于解码未知帧长度的数据的方法，包括以下步骤：
(a)根据每个可能的帧长度将输入数据解码为预解码数据；和
(b)从根据每个可能的帧长度解码的所述预解码数据中，选择性地输出对应于基于所述输入数据检测的帧长度的数据，
其中该步骤(b)包括子步骤：
(b1)由该输入数据而检测帧长度；和
(b2)控制所述预解码数据从而输出对应于所检测的帧长度的所解码数据。
5.如权利要求4所述的解码方法，其中所述预解码步骤(a)包括以下子步骤：
(a1)通过比较所述输入数据和标准定值，计算一系列支路度量；
(a2)通过将先前状态的路径度量和所述的一系列支路度量相加，获得当前状态的路径度量，和从所述路径度量，选择性地输出当前状态的最佳路径，作为路径选择数据；
(a3)存储所述路径选择数据；和
(a4)根据每个可能的帧长度，回溯所述路径选择数据，并顺序地输出所回溯的数据作为预解码数据。
6.如权利要求5所述的解码方法，其中所述回溯步骤(a4)包括以下子步骤：
(a41)初始化用于记数所述路径选择数据的数据参数、用于指示所述可能的帧长度的帧长度指示参数、用于指示所述可能帧长度的帧长度参数；
(a42)将所述数据参数加1；
(a43)存储对应于所述数据参数的路径选择数据；
(a44)比较所述数据参数和所述帧长度参数；
(a45)如果所述数据参数和所述帧长度参数不同，则比较所述数据参数和解码深度，且如果所述数据参数小于所述解码深度，执行所述数据参数增加子步骤(a42)；
(a46)如果所述数据参数等于或大于所述解码深度，则第一次回溯所述路径选择数据，顺序地输出所述数据的最后回溯位作为第一预解码数据，并执行所述数据参数增加子步骤(a42)；
(a47)如果所述数据参数等于所述帧长度参数，则第二次回溯所述路径选择数据，顺序地输出所述数据的所有回溯位作为第二预解码数据；
(a48)在子步骤(a47)完成后，比较所述帧长度参数和可能的最长帧长度，且如果所述帧长度参数等于所述可能的最长帧长度，则结束所述回溯步骤(a4)；和
(a49)如果所述帧长度参数不同于所述可能的最长帧长度，则将所述帧长度指示参数加1，且执行所述数据参数增加子步骤(a42)。
7.如权利要求6所述的解码方法，其中所述步骤(b2)从在所述子步骤(a46)和(a47)中输出的第一和第二预解码数据中，选择性地输出对应于所检测的帧长度的数据作为终解码数据。
8.如权利要求7所述的解码方法，其中所述帧长度确定子步骤(b1)，通过使用循环冗余校验、零路径度量和最小路径度量之一来检测所述帧长度。
9.如权利要求7所述的解码方法，其中所述解码数据输出步骤(b2)包括以下子步骤：
(b21)初始化预解码数据指示参数；
(b22)将所述预解码数据指示参数加1；
(b23)如果所述预解码数据指示参数小于所述检测的帧长度，则从所述第一次预解码数据中选择性地输出由所述预解码数据指示参数指示的数据，并执行所述预解码数据指示参数增加子步骤(b22)；和
(b24)如果所述预解码数据指示参数等于所述检测的帧长度，则从所述第一次和第二次预解码数据中，选择性地输出由所述帧长度指示参数指示的数据。
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