CN1933335A - 一种译码方法及译码装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种译码方法，该方法包括以下步骤：A.读取删余图案序列，设置回溯深度M；B.对于接收的前M个比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值；C.根据幸存路径回溯到未判决的最前面的X比特，判决该X比特，并输出；D.对于连续接收的X比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值；E.判断是否接收了所有码字序列，如果是，则根据幸存路径回溯，判决所有剩余的比特并输出；否则，执行步骤C；其中，M为正整数，X为大于1的整数。本发明还公开了一种译码装置；本发明大大降低了译码的复杂度，提高了译码的效率，并且能够方便后续的处理。

Description

一种译码方法及译码装置

技术领域

本发明涉及译码技术领域，特别是一种译码方法，以及一种译码装置。

背景技术

维特比(Viterbi)译码方法是一种比较成熟的卷积码译码方法，而打孔(Punctured)卷积码的通用译码算法是对Viterbi译码方法的修正。卷积码通常记作(n，k，N)，表示将k个信息编码为n个比特(bit)，N为约束长度。

以最常用的(2，1，N)系列Punctured卷积码为例。在利用Viterbi方法对Punctured卷积码译码之前，首先要对码元序列在删余的位置上插零(dummy bit)，使得序列的码率恢复为1/2。例如，对于码率为2/3的卷积码，将每3个码元划为一组，按规则补一个零，再将这4个码元分为两个小组，与网格图比较分支度量。如果一个小组中有dummy bit，则计算分支度量时不把dummy bit计算在内，只计算该小组中的另一个码元与网格图中相应位置上的支路输出比特之间的加权平均(Hamming)距离或平方距离。

在译码时需要有一个删余图案序列p，它的值域是{0，1}，在删余的位置值为0，在其它位置值为1。不妨设第i个时刻输入的两个码元为(r0 r1)，网格图中某条路径上的输出值为(c0 c1)，计算二者之间平方距离d的公式为公式(1)：

d＝(r₀-c₀)²·p_i(0)+(r₁-c₁)²·p_i(1)                     (1)

其中，p_i是第i个时刻的删余图案，如果p_i(k)＝0，其中k＝0或1，就代表第k个码元是dummy bit，计算分支度量时不把这个码元计算在内。在公式(1)的基础上，可以利用Viterbi方法对Punctured卷积码进行译码，译码流程如图1所示。参照图1，现有的Viterbi方法包括以下步骤：

步骤101，读取删余图案序列p，设置回溯深度M，M为正整数，一般取3N至5N。设置初始译码步骤序号(step)等于0。

步骤102，将输入的码元与网格图的前2^step个状态相比较，用公式(1)计算分支度量，并更新幸存路径和分支度量累加值，然后step递加1。

步骤103，判断step是否小于N，如果是则执行步骤102，否则执行步骤104。

步骤104，将输入的码元与网格图的所有状态的分支度量相比较，用公式(1)计算分支度量，并更新幸存路径和分支度量累加值，然后step递加1。

步骤105，判断step是否小于M，如果是则执行步骤104，否则执行步骤106。

步骤106，根据幸存路径回溯M时刻，判决1比特并输出。

步骤107，判断译码是否结束，如果是，则结束流程，否则执行步骤104。

从上述过程可以看出，现有的Viterbi方法是在每个时刻判决出1比特信息，效率比较低。而且，在IEEE 802.16d等系统中，由于采用非交织级联的里德-所罗门(Reed-Solomon，RS)-CC码，卷积码的判决结果需要送至基于字节的RS码译码器进行处理，现有的译码过程都是每个节拍输出一个判决比特，这些比特还需要进行重组才能得到字节以用于后续的处理，因此现有的译码方法极大地降低了效率，且不利于后续处理。这些问题说明对CC码的判决方法需要根据IEEE 802.16d协议的特殊情况进行改进。另外，现有的判决方式是每个时刻都判决出1比特，但如果当前进入网格图的小组中有dummy bit，且这一小组受噪声影响严重时，就可能使得当前分支度量的最小值不是在最佳路径上，从而使得此时判决的1比特容易出错。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种译码方法，用以提高译码的效率。本发明的另一个目的在于提出一种译码装置。

根据上述目的，本发明提供了一种译码方法，该方法包括以下步骤：

A.读取删余图案序列，设置回溯深度M；

B.对于接收的前M个比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值；

C.根据幸存路径回溯到未判决的最前面的X比特，判决该X比特，并输出；

D.对于连续接收的X比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值；

E.判断是否接收了所有码字序列，如果是，则根据幸存路径回溯，判决所有剩余的比特并输出；否则，执行步骤C；

其中，M为正整数，X为大于1的整数。

可选地，所述根据幸存路径回溯到未判决的最前面的X比特并且判决该X比特的步骤为：根据幸存路径回溯M时刻，并向后判决X比特；或者，根据幸存路径回溯M-X时刻，并向前判决X比特。

可选地，所述根据幸存路径回溯并且判决所有剩余的比特并输出的步骤包括：依次根据幸存路径回溯M-X×n时刻，向前判决X比特并输出，其中n依次取1，2，… 表示小于等于

的最大整数；或者，依次根据幸存路径回溯M-X×n’时刻，向后判决X比特并输出，其中n’依次取0，1，2，… -1，

表示小于等于 的最大整数；或者，根据幸存路径回溯M时刻，并且每X比特做个标记，依次根据标记判决X比特并输出。

所述M为约束长度的3倍至5倍，和/或为X的整数倍。

所述M为X的整数倍。该方法进一步包括：预先分配M×2^N-1的存储矩阵；在更新度量累加值时在所述存储矩阵中循环写入分支度量。

优选地，所述X为8。

本发明还提供了一种译码装置，该装置包括输入模块、计算模块以及判决模块，其中，输入模块，用于读取删余图案序列，设置回溯深度M，以及接收码字序列；计算模块，用于对接收的前M个比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值；对前M个比特以外连续接收的X比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值；判决模块，在未接收所有码字序列时，根据幸存路径回溯到未判决的最前面的X比特，判决该X比特并输出，在接收了所有码字序列时，根据幸存路径回溯，判决所有剩余的比特并输出；其中X为大于1的整数。

所述判决模块包括：第一判决模块，用于在未接收所有码字序列时，根据幸存路径回溯M时刻，并向后判决X比特；或者，第二判决模块，用于在未接收所有码字序列时，根据幸存路径回溯M-X时刻，并向前判决X比特。

所述判决模块包括：第三判决模块，用于在接收了所有码字序列时，依次根据幸存路径回溯M-X×n时刻，向前判决X比特并输出，其中n依次取1，2，…

或者，第四判决模块，用于在接收了所有码字序列时，依次根据幸存路径回溯M-X×n’时刻，向后判决X比特并输出，其中n’依次取0，1，2，…

-1；或者，第五判决模块，用于在接收了所有码字序列时，根据幸存路径回溯M时刻，每X比特做个标记，依次根据标记判决X比特并输出，其中 表示小于等于

的最大整数。

该译码装置进一步包括分配有M×2^N-1的存储矩阵的存储模块，其中该存储矩阵用于在更新度量累加值时循环写入分支度量。

从上述方案中可以看出，由于本发明每X个时刻才回溯一次判决八次，比现有的判决方式少了(X-1)次回溯，这样就大大降低了译码的复杂度，并且不会产生附加的译码延时，提高了译码的效率。当X等于8时，经过仿真验证，本发明与现有判决方式对比，可以减少20％的处理时间。在WiMax等系统中由于采用非交织级联的RS-CC码，卷积码的判决结果需要送至基于字节的RS码译码器进行译码，因此面向字节的判决，能够方便后续的RS码的译码处理。另外，每次判决时的度量是在前一次的基础上累积了8个时刻的度量值，使得判决的可靠性更大一些。并且即使一次判决的8比特都错了，也都是在同一个字节内，而现有的每次判决1比特的译码算法可能使错误比特比较分散，错误的字节数较多，由于1字节内错1比特和错8比特对于RS码来说都是错一个码元，因此字节判决相对于现有的译码算法来说对RS译码更有利些，至少不会损失原有的译码性能。

附图说明

图1为现有的Viterbi译码方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中译码方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中分支度量存储方式的示意图；

图4为本发明实施例中判决过程的示意图；

图5为本发明实施例中译码装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明的要点在于面向多个比特判决，即在时刻T为X的整数倍时才回溯一次判决出X比特，从而降低了译码的复杂度。下面以X＝8，即每次判决1字节为例说明本发明的实施。

如图2所示，对于每次判决8比特即一字节，本发明优选实施例的译码方法如下：

步骤201，读取删余图案序列p，设置回溯深度M，一般M取3N至5N，这里取为40，以便于说明。通常情况下M不小于X。设置初始译码步骤序号step等于0。

回溯深度M一般可以取为3N～5N，也可以取为8的倍数，以802.16协议中的RS-CC码为例，它采用(2，1，7)的卷积码，因此在改进的结构中优选地取长度为40的滑动窗，这样对于每次判决的一字节，第一比特回溯深度为40，最后一比特回溯深度为8。如图3所示，把状态存储矩阵设计为三维矩阵5×8×2^N-1，即把长度为40的滑动窗划为5块，每块8行，然后循环写入分支度量，这样既避免了数据移位的操作，又便于判决的进行。

步骤202，将输入的码元与网格图的前2^step个状态相比较，用公式(1)计算分支度量，并更新幸存路径和分支度量累加值，然后step递加1。

步骤203，判断step是否小于N，如果是则执行步骤202，否则执行步骤204。

步骤204，将输入的码元与网格图的所有状态的分支度量相比较，用公式(1)计算分支度量并更新幸存路径和分支度量累加值，然后step递加1。

步骤205，判断step是否小于M，如果是则执行步骤204，否则执行步骤206。

步骤206，回溯到未判决的最前面的8比特，判决所述未判决的最前面的8比特，并输出。

这里进行的是码字序列未收够时的判决，可称为中间时刻判决。参照图4，不妨假设当前最后更新的是第3块的最后一行，则需要判决第4块的一字节即最前面的8比特，回溯从第3块的最后一行开始，逐行向上回溯，直到第1块的第一行，然后由第1块第一行转到第5块，从第5块的最后一行继续向上回溯，直到回溯到第4块最后一行，即回溯40-8＝32时刻，一般地回溯M-X时刻。开始判决第4块最后一行的1比特，并且逐行向前判决，直至把第4块第一行的1比特判决出来，完成了对第4块1字节的判决。本步骤的过程如图4中子步骤①～⑤所示。

可选地，回溯时也可以回溯到第四块的第一行，即回溯40时刻，一般地回溯M时刻。然后开始判决第4块第一行的1比特，并且逐行向后判决，直至把第4块最后一行的1比特判决出来，从而完成对第4块1字节的判决。

步骤207，将输入的码元与网格图的所有状态的分支度量相比较，用公式(1)计算分支度量并更新幸存路径和分支度量累加值，然后step递加1。并且这一步骤连续执行8个时刻，即对于连续的8比特执行上述操作。

步骤208，判断是否接收了所有码字序列，如果是，则执行步骤209，否则执行步骤206。

步骤209，根据幸存路径回溯，判决所有剩余的比特并输出。

这里进行的是码字序列收够之后的判决，简称为末尾时刻的判决。本步骤的过程如图4中子步骤①～⑨所示。参照图4，同样假设当前最后更新的是第3块的最后一行，则需要判决所有未判决的字节，即所有剩余字节，回溯从第3块的最后一行开始，逐行向上回溯，直到第1块的第一行，然后由第1块第一行转到第5块，从第5块的最后一行继续向上回溯，直到回溯到第4块最后一行。开始判决第4块最后一行的1比特，并且逐行向前判决，直至把第4块第一行的1比特判决出来，完成了对第4块1字节的判决，并输出判决结果。判决完第4块后，依次回溯到第5块最后一行判决第5块的1字节并输出判决结果、回溯到第1块最后一行第1块的1字节并输出判决结果、回溯到第2块最后一行第2块的1字节并输出判决结果、以及回溯到第3块最后一行第3块的1字节并输出判决结果。一般地，每次回溯M-X×n时刻，其中n依次取1，2，…

表示小于等于 的最大整数。

在判决后4个字节时，可以是每次都从第3块最后一行开始回溯，分别回溯到各块的最后1个字节；也可以不不需要每次都回溯，而是在第一次回溯即回溯到第4块最后一行的过程中，记录每块最后一行的回溯状态位置，然后从最后记录到最先记录的顺序，根据这些回溯状态位置，分别判决1字节。

另外，每次回溯也可以是回溯到各块的第一行。参照图3，假设当前最后更新的是第3块的最后一行，则需要判决所有未判决的字节，即所有剩余字节，回溯从第3块的最后一行开始，逐行向上回溯，直到第1块的第一行，然后由第1块第一行转到第5块，从第5块的最后一行继续向上回溯，直到回溯到第4块第一行。开始判决第4块第一行的1比特，并且逐行向后判决，直至把第4块第一行的1比特判决出来，完成了对第4块1字节的判决。判决完第4块后，依次回溯到第5块第一行判决第5块的1字节并输出判决结果、回溯到第1块第一行第1块的1字节并输出判决结果、回溯到笫2块第一行第2块的1字节并输出判决结果、以及回溯到第3块第一行第3块的1字节并输出判决结果。在这种情况下，每次回溯M-X×n’时刻，其中n’依次取0，1，2，…

-1， 表示小于等于

的最大整数。

本发明实施例的上述译码方法可以通过图5所示的译码装置来实现。参见图5，该装置包括输入模块、计算模块以及判决模块。其中，输入模块用于读取删余图案序列，设置回溯深度M，以及接收码字序列。计算模块对于输入模块接收的前M个比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值；而计算模块对于前M个比特以外连续接收的X比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值。判决模块在未接收所有码字序列时，根据幸存路径回溯到未判决的最前面的X比特，判决该X比特并输出，在接收了所有码字序列时，根据幸存路径回溯，判决所有剩余的比特并输出。

可选地，所述判决模块包括用于在未接收所有码字序列时进行判决的第一判决模块或第二判决模块。其中，第一判决模块在未接收所有码字序列时，根据幸存路径回溯M时刻，并向后判决X比特；第二判决模块在未接收所有码字序列时，根据幸存路径回溯M-X时刻，并向前判决X比特。

可选地，所述判决模块还可以包括用于在接收了所有码字序列时进行判决的第三判决模块、或第四判决模块、或第五判决模块。其中，第三判决模块在接收了所有码字序列时，依次根据幸存路径回溯M-X×n时刻，向前判决X比特并输出，其中n依次取1，2，…

第四判决模块在接收了所有码字序列时，依次根据幸存路径回溯M-X×n’时刻，向后判决X比特并输出，其中n’依次取0，1，2，…

-1；第五判决模块在接收了所有码字序列时，根据幸存路径回溯M时刻，每X比特做个标记，依次根据标记判决X比特并输出。

另外，译码装置还可以进一步包括一存储模块，在该存储模块中分配有M×2^N-1的存储矩阵，该存储矩阵用于在更新度量累加值时由计算模块循环写入分支度量，并且向判决模块提供分支度量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种译码方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A.读取删余图案序列，设置回溯深度M；

B.对于接收的前M个比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值；

C.根据幸存路径回溯到未判决的最前面的X比特，判决该X比特，并输出；

D.对于连续接收的X比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值；

E.判断是否接收了所有码字序列，如果是，则根据幸存路径回溯，判决所有剩余的比特并输出；否则，执行步骤C；

其中，M为正整数，X为大于1的整数。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据幸存路径回溯到未判决的最前面的X比特并且判决该X比特的步骤为：

根据幸存路径回溯M时刻，并向后判决X比特；或者，

根据幸存路径回溯M-X时刻，并向前判决X比特。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据幸存路径回溯并且判决所有剩余的比特并输出的步骤包括：

依次根据幸存路径回溯M-X×n时刻，向前判决X比特并输出，其中n依次取1，2， 或者，

依次根据幸存路径回溯M-X×n’时刻，向后判决X比特并输出，其中n’依次取0，1，2，

或者，

根据幸存路径回溯M时刻，并且每X比特做个标记，依次根据标记判决X比特并输出；

其中

表示小于等于

的最大整数。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述M为约束长度的3倍至5倍，和/或为X的整数倍。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述M为X的整数倍；

该方法进一步包括：

预先分配M×2^N-1的存储矩阵；

在更新度量累加值时在所述存储矩阵中循环写入分支度量。

6、根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，所述X为8。

7、一种译码装置，其特征在于，该装置包括输入模块、计算模块以及判决模块，其中，

输入模块，用于读取删余图案序列，设置回溯深度M，以及接收码字序列；

计算模块，用于对接收的前M个比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值；对前M个比特以外连续接收的X比特，根据当前比特及删余图案序列计算分支度量，并更新幸存路径和度量累加值；

判决模块，在未接收所有码字序列时，根据幸存路径回溯到未判决的最前面的X比特，判决该X比特并输出，在接收了所有码字序列时，根据幸存路径回溯，判决所有剩余的比特并输出；

其中X为大于1的整数。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判决模块包括：

第一判决模块，用于在未接收所有码字序列时，根据幸存路径回溯M时刻，并向后判决X比特；或者，

第二判决模块，用于在未接收所有码字序列时，根据幸存路径回溯M-X时刻，并向前判决X比特。

9、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判决模块包括：

第三判决模块，用于在接收了所有码字序列时，依次根据幸存路径回溯M-X×n时刻，向前判决X比特并输出，其中n依次取1，2，

或者，

第四判决模块，用于在接收了所有码字序列时，依次根据幸存路径回溯M-X×n’时刻，向后判决X比特并输出，其中n’依次取0，1，2，

或者，

第五判决模块，用于在接收了所有码字序列时，根据幸存路径回溯M时刻，每X比特做个标记，依次根据标记判决X比特并输出；

其中 表示小于等于

的最大整数。

10、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括分配有M×2^N-1的存储矩阵的存储模块，其中该存储矩阵用于在更新度量累加值时循环写入分支度量。

Images