CN1571316A - 一种实现缩短Turbo译码器关键路径的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于通讯、电子领域，对数字信号进行处理的方法，具体地说涉及一种实现缩短Turbo译码器关键路径的方法。本发明在进行对输入信号交替译码时，对旧的状态度量求最小值；在新计算出来的状态度量中减去这个最小值。由于对旧的状态度量求最小值以及计算新的状态度量两个步骤是同时进行的，因此与传统的度量归一化方法相比大大缩短了关键路径，使设计高速的Turbo译码器成为可能。仿真表明本发明所述方法进行归一化处理与传统方法相比，性能相差不超过0.1dB。

Description

一种实现缩短Turbo译码器关键路径的方法

技术领域

本发明涉及用于通讯、电子领域，对数字信号进行处理的方法，具体地说涉及一种实现缩短Turbo译码器关键路径的方法，特别是一种通过归一化处理，缩短Turbo译码器关键路径的方法。

背景技术

近来Turbo码在蜂窝系统FEC中的应用受到关注，Turbo码是并行或串行级连循环卷积码，其编码是迭代式进行的，它在AWGN和瑞利衰落信道的性能接近仙农极限。

Turbo码具有优异的纠错性能，适于高速率、对译码时延要求不高的数据传输业务，可增加系统容量、降低对发射功率的要求。

在WCDMA系统中，Turbo码用于上、下行专用物理数据信道中，在cdma2000-1X中，Turbo码用于前向补充信道和反向补充信道中。

Turbo编码器由两个RSC编码器(卷积码的一种)、交织器和删除器组成。每个RSC编码器有两路交验位输出，两个输出经删除复用后形成Turbo码。

Turbo译码器由两个软输入、软输出的译码器、交织器、解交织器组成，经对输入信号交替译码、软输出多轮译码、过零判决后得到译码输出。

Turbo译码器一般使用Log_Map算法，在运算的过程中新的分支度量不断地加到状态度量上，很容易发生溢出，因此需要及时进行归一化操作。

一种常用的归一化方法是在原来的状态度量选出最小值，然后用各个状态度量减去这个最小值，从而实现归一化操作。

另一种方法是计算出新的状态度量后，找出最小的状态度量，然后用各状态度量减去最小状态度量。

这两种归一化操作共同的缺点是大大延长了关键路径，因为在多个状态路径度量里求最小值的延迟比较大。例如，WCDMA系统进行Turbo译码时，有8个状态度量，为了在一个时钟周期内求出它们的最小值，至少需要3级比较器，每个比较器的位宽约为10bit，可见求最小值的延迟相当大，而且只有求出最小值之后才能进行归一化操作，然后加上新的分支度量，也就是说求最小值的操作与其他运算在时间上是先后发生的，不能并行完成，因此直接导致了关键路径的延长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现缩短Turbo译码器关键路径的方法，以解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种实现缩短Turbo译码器关键路径的方法，包括如下处理步骤：

所述译码器，(1)经对输入信号交替译码、(2)软输出多轮译码、(3)过零判决后得到译码输出，完成译码操作，得到编码前的数据；

所述交织器对传递给下一译码器的外部信息按3GPP标准进行交织操作，以便和接收数据对应起来，一起送到第二个译码器进行译码；

所述解交织器，对第二个MAP译码器输出的外部信息进行解交织操作，使之和输入到第一个MAP译码器的接收数据相对应；

其特征在于还包括度量归一化的处理步骤：

所述译码器，在进行对输入信号交替译码时，对旧的状态度量求最小值；在新计算出来的状态度量中减去这个最小值，从而实现度量的归一化。

所述度量归一化处理步骤中，对旧的状态度量求最小值以及计算新的状态度量是同时进行的。

由于对旧的状态度量求最小值以及计算新的状态度量两个步骤是同时进行的，因此与传统的度量归一化方法相比大大缩短了关键路径，使设计高速的Turbo译码器成为可能。仿真表明本发明所述方法进行归一化处理与传统方法相比，性能相差不超过0.1dB。

附图说明

图1是已有Turbo译码器迭代译码的示意图；

图2是采用Log_Map算法的Turbo译码器结构框图；

图3是采用本发明方法进行的度量归一化处理示意图。

具体实施方式

本发明所述Turbo译码器，包括：由两个软输入、软输出的译码器、交织器、解交织器组成。

所述译码器，(1)经对输入信号交替译码、(2)软输出多轮译码、(3)过零判决后得到译码输出，完成译码操作，得到编码前的数据。

所述交织器对传递给下一译码器的外部信息按3GPP标准进行交织操作，以便和接收数据对应起来，一起送到第二个译码器进行译码。

所述解交织器，对第二个MAP译码器输出的外部信息进行解交织操作，使之和输入到第一个MAP译码器的接收数据相对应。

所述译码器，在进行对输入信号交替译码时，对旧的状态度量求最小值，然后在新计算出来的状态度量中减去这个最小值，从而实现度量的归一化。

图1是Turbo译码器迭代译码的基本的译码模块。在第一次迭代中，不需为d_k加AprP到Ax_k上，因为d_k＝0或1是等概率的，即 $z_k^2=0$ (使用上标2是为了以后解释说明)被加到Ax_k。然后，译码从第一个编码器来的符号，第一个MAP译码器的输出是 ${{\mathrm{\λ}}^1}_j=A{x}_j+z_j^1,$ 其中上标表示使用的是哪个MAP译码器，j＝k-D_d，D_d是MAP译码器的延迟。此数据然后被交织以匹配来自第二个编码器的交织符号。

来自第一个MAP译码器的 ${\mathrm{Ax}}_j+z_j^1$ 随后被输入到第二个MAP译码器，此时，来自第一个MAP译码器的外部信息变为第二个MAP译码器的APrP。可以认为第一个MAP译码器改善了Ax_j的SNR。

借助于被改善的Ax_j，第二个MAP译码器能纠正更多的错误，它的输出是

${\mathrm{\λ}}_i^2=z_i^1+{\mathrm{Ax}}_i+z_i^2$

其中z_i ²是来自第二个MAP译码器的外部信息，下标i用于表示交织和延迟时间指标。从λ_i ²中减掉 得到z_i ²，然后作为

(Δ是总延迟)去交织并传递到下一次迭代。

在下一次迭代中，第一个MAP译码器输出是

${{\mathrm{\λ}}^1}_j=z_j^2+{\mathrm{Ax}}_j+z_j^1$

这时，从λ_j ¹中减掉z_j ²，如前，给出

输入到第二个MAP译码器。

图2是Log_Map译码器的结构框图，LOG-MAP译码器的结构基本由前向状态度量计算单元(FSMC)、反向状态度量计算单元(RSMC)、分支度量计算单元(BMC)和对数似然比计算单元(LLRC)。另外还有一些辅助的E函数查找表，缓冲区等。从图中看出，Z，X，Y输入BMC模块，计算分支度量，然后输入FSMC单元，计算前向度量，送入缓冲区；同时从BMC中输出到RAM中，反向读出，送入RSMC计算反向度量。最后送入LLRC单元，计算判决变量Lk。Log_Map算法在运算的过程中新的分支度量不断地加到状态度量上，很容易发生溢出，因此需要及时进行归一化操作。

图3为新的度量归一化方法的示意图，首先在旧的状态度量SM_old求最小值，然后在新计算出来的状态度量SM_new_temp中减去这个最小值，从而实现度量的归一化。由于对旧的状态度量求最小值以及计算新的状态度量两个步骤是同时进行的，两条路径中延迟较大的一条路径即为关键路径，而对于传统的归一化方法，即在原来的状态度量选出最小值，然后用各个状态度量减去这个最小值，从而实现归一化操作，或者计算出新的状态度量后，找出最小的状态度量，然后用各状态度量减去最小状态度量，关键路径是两个步骤延迟之和，因此新的度量归一化方法大大缩短了关键路径。

由于新的度量归一化方法在新度量中减去的是旧度量的最小值，而不是新度量的最小值，因此会引入额外的误差，有必要进行仿真研究。详细的仿真结果表明这种误差引起的性能恶化不超过0.1dB。

Claims (2)

1、一种实现缩短Turbo译码器关键路径的方法，包括如下处理步骤：

所述译码器，(1)经对输入信号交替译码、(2)软输出多轮译码、(3)过零判决后得到译码输出，完成译码操作，得到编码前的数据；

所述交织器对传递给下一译码器的外部信息按3GPP标准进行交织操作，以便和接收数据对应起来，一起送到第二个译码器进行译码；

所述解交织器，对第二个MAP译码器输出的外部信息进行解交织操作，使之和输入到第一个MAP译码器的接收数据相对应；

其特征在于还包括度量归一化的处理步骤：

所述译码器，在进行对输入信号交替译码时，对旧的状态度量求最小值；在新计算出来的状态度量中减去这个最小值，从而实现度量的归一化。

2、如权利要求1所述实现缩短Turbo译码器关键路径的方法，其特征在于：

所述度量归一化处理步骤中，对旧的状态度量求最小值以及计算新的状态度量是同时进行的。