WO2002060071A2

WO2002060071A2 - Viterbi-decoder

Info

Publication number: WO2002060071A2
Application number: PCT/EP2002/000595
Authority: WO
Inventors: Mario Traeber
Original assignee: Infineon Technologies Ag
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2002-08-01
Also published as: DE10102928B4; DE10102928A1; US7336735B2; WO2002060071A3; US20040052318A1

Abstract

Viterbi-Decoder zur Decodierung einer empfangenen Sequenz von Datensymbolen, die mit einer vorgegebenen Codieranweisung codiert sind, mit:(a) einer Zweigmetrikberechnungsschaltung (5) zur Berechnung von Zweigmetriken (l) für die empfangene Sequenz von codierten Datensymbolen;(b) einer Pfadmetrikberechnungsschaltung (9) zur Berechnung von Pfadmetriken (g) in Abhängigkeit von den Zweigmetriken (l) und der Codieranweisung,wobei die berechneten Pfadmetriken jeweils mit einem einstellbaren Entscheidungsschwellenwert (SW) zur Erzeugung eines zugehörigen logischen Gültigkeitswertes verglichen werden; und mit(c) einer Selektionsschaltung (20), die diejenigen Pfadmetriken, deren Gültigkeitswert logisch hoch ist, in einem Speicher zwischenspeichert und aus den zwischengespeicherten Pfadmetriken denjenigen Pfad mit der optimalen Pfadmetrik selektiert.

Description

Beschreibung

Viterbi-Decoder

Die Erfindung betrifft einen Viterbi-Decoder mit einem geringen Leistungsverbrauch zur Decodierung einer empfangenen Sequenz von Datensymbolen.

Aus Tsui Chi-Ying et al „Low Power ACS Unit Design for the Viterbi Decoder" IN IEEE Proceedings of the 1998 International Symposium on Circuits and Systems, ISCAS 1999, Seite 137-140 Band 1 ist ein Viterbi Decoder bekannt, der eine Zweigmetrikberechnungsschaltung zur Berechnung von Zweigmetriken, eine Pfadmetrikberechnungsschaltung zur Berechnung von Pfadmetriken in Abhängigkeit von den Zweigmetriken und eine Selektionsschaltung enthält, damit aus den zwischengespeicherten Pfadmetriken denjenigen Pfad mit der optimalen Pfadmetrik selektiert wird.

Die JP 2000059238 beschreibt einen Code-

Synchronisationsentscheidungsschaltkreis für einen Viterbi ' Decoder bei der die Selektion mit Hilfe eines einstellbaren Schwellenwertes erfolgt.

Die DE 197 42 958 AI beschreibt einen Koprozessor zum Bereitstellen von Hilfsfunktionen für ein Viterbi Decodierungsver- fahren.

Aus Shieh ing-Der et al „Efficient Management of In-Place Path Metrik Update and its Implementation for Viterbi Decoders IN" IEEE Proceedings of the 1998 International Symposium on Circuits and Systems, ISCAS 1998, Seiten 449-452 Band 4 ist ebenfalls ein Viterbi Decoder mit ein Zweigmetrikberech- nungsschaltung, einer Pfadmetrikberechnungsschaltung und ei- ner Selektionsschaltung bekannt. Shung, C.B. „VLSI architectures for metric normalization in the Viterbi algorithm IN" IEEE International Conference on Communications, 1990. ICC 1990, Including Supercomm Technical Sessions. SUPERCOMM/ICC 1990. Conference Record. , 1990, Seiten 1723-1728 Band 4 beschreibt Techniken zur Normalisierung der Pfadmetriken.

Viterbi-Decoder dienen zur Decodierung von sogenannten Faltungscodes. Bei dieser Decodierung wird die Empfangsdatenfolge kontinuierlich mit theoretisch möglichen Sendedatenfolgen verglichen und der Grad der Übereinstimmung mit Hilfe eines statistischen Berechnungsverfahrens zur Grundlage einer Entscheidung gemacht. Bei den meisten herkömmlichen digitalen Mobilfunkempfangsgeräten werden Viterbi-Decoder eingesetzt. Ein Viterbi-Decoder ist ein sogenannter Maximum-Likelihood- Decoder, der in der Regel zur Decodierung von kanalcodierten, insbesondere faltungscodierten, Mobilfunk- oder leitungsbezo- genen Telekommunikations-Signalen verwendet wird.

Fig. 1 zeigt einen Sender und einen Empfänger, der einen Viterbi-Decoder nach dem^' Stand der Technik enthält. Eine Signalquelle erzeugt innerhalb des Senders Datensymbole, die einem Faltungscodierer zugeführt werden. Die faltungscodierten Sendedatensymbole werden in einem Modulator moduliert und - über einen beliebigen Übertragungskanal dem Empfänger zugeführt. Nur das Empfangssignal wird in einem Demodulator des Empfängers demoduliert und anschließend entzerrt. Die empfangenen Datensymbole werden in einem in dem Empfänger enthaltenen Viterbi-Decoder decodiert und zur weiteren Datenverarbeitung an eine Datensenke abgegeben.

Bei der Kanalcodierung wird im Sender den zu übertragenen Datensymbolen redundante Informationen zur Erhöhung der Übertragungssicherheit hinzugefügt. Bei der Übertragungsweise - über einen Telekommunikationskanal wird das übertragene Signal von Rauschen überlagert. Der Empfänger findet anhand der empfangenen Datensymbolsequenz aus sämtlichen möglichen Da- tensendesignalen diejenige Datensendesequenz heraus, die mit höchster Wahrscheinlichkeit der tatsächlich gesendeten Sequenz entspricht.

Die bei der Codierung verwendete Codiervorschrift kann durch ein entsprechendes Trellis-Diagra m beschrieben werden. Der in dem Empfänger enthaltene Viterbi-Decoder ermittelt durch Berechnung sogenannter Metriken denjenigen Pfand in dem Trel- lis-Diagramm, der abhängig von der Ausgestaltung des Viterbi- Decoder die größte oder die kleinste Pfadmetrik besitzt. Anhand dieses selektierten optimalen Pfades wird durch den Viterbi-Decoder die decodierte Datensequenz bestimmt und an die Datensenke abgegeben.

Grundlage für die Berechnung der Metriken ist vorzugsweise ein durch additieves, weißes, Gauss-verteiltes Rauschen bestimmter Telekommunikationskanal.

Die Fig. 2 zeigt beispielhaft ein Trellis-Diagramm mit jeweils vier unterschiedlichen Zuständen zu den verschiedenen Zeitpunkten t bis t+3. Die Zustände entsprechen beispielsweise den Bit-Zuständen 00, 10, 01, 11. Jeder Datensymbolsequenz ist in dem in der Figur dargestellten Trellis-Diagramm ein entsprechender Pfad zugeordnet. Ein Pfad umfasst dabei eine Folge von Zweigen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zuständen. Dabei symbolisiert jeder Zweig einen Zustandsübergang zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Zuständen, wobei in der Regel für einen wie in Fig. 2 ausgestalteten Code der von einem Zustand ausgehende obere Zweig einem Empfangsdatensymbol mit dem binären Wert 0 und der von dem selben Zustand ausgehende untere Zweig einem Empfangssymbol mit dem binären Wert eins entspricht. Jedem dieser Zustandübergänge, dem eine Zweigmetrik λ_t zugewiesen ist, entspricht einem Codesymbol.

Die Zweigmetrik λt ist für gaussförmiges, weißes Rauschen wie folgt definiert: λt = | Y_t -R_t l ² ( 1 )

wobei der R_t ein Empfangssymbol zum Zeitpunkt t und Y_t ein davon abhangig erwartetes Sendesymbol zum Zeitpunkt t ist.

Ferner ist jedem Pfad durch das Trellis-Diagramm zum Zeitpunkt t eine Pfadmetrik γ_t zugewiesen. Sie ist definiert als die Summe der Zweigmetriken eines Pfades

Offensichtlich enthalt diese Berechnungsvorschrift die folgende Rekursion:

r, = Y_t-x + *^>, ( ³ )

Der in dem Empfanger enthaltene Viterbi-Decodierer der in Fig. 1 dargestellt ist, ermittelt anhand des Trellis-

Diagramms denjenigen Pfad der die beste Pfadmetrik aufweist. Dies ist in der Regel definitionsgemaß der Pfad mit der kleinsten Pfadmetrik. Diese entspricht in der dargestellten Ausfuhrung eines Viterbi-Decoders der summierten Euklidischen Distanz. Dieser Pfad ist derjenige Pfad, der mit der höchsten Wahrscheinlichkeit gesendet wurde.

Die Pfadmetrik eines zu einem bestimmten Zustand s führenden Pfads γ] setzt sich aus der Pfadmetrik _, eines zeitlich vorhergehenden Zustands und der Zweigmetrik Ä^s _t ^'→s des von diesem vorhergehenden Zustand s ^λ zu dem bestimmten Zustand s fuhrenden Zweigs zusammen. Es ist daher nicht erforderlich, dass alle möglichen Pfade und Pfadmetriken des Trellis- Diagramms durch den Viterbi-Decoder ermittelt und ausgewertet werden. Es wird vielmehr für jeden Zustand und für jeden

Zeitschritt des Trellis-Diagramms jeweils derjenige Pfad er- mittelt, der bis zu diesem Zeitpunkt und bis zu diesem Zustand die beste Pfadmetrik aufweist. Nur dieser Pfad wird zwischengespeichert. Es wird mit der Pfadmetrik des in diesen Zustand mündenden Teil-Gewinnerpfades weitergerechnet. Alle übrigen zu diesem Zustand führenden Pfade bleiben unberücksichtigt. Während jedes Zeitschritts gibt es daher eine der Anzahl der unterschiedlichen Zustände N_τs entsprechende Anzahl von derartigen Pfaden. Die rekursive Berechnungsvorschrift der Pfadmetriken wird durch eine Pfadmetrikberech- nungsschaltung, bzw. eine Add-Compare-Select-Unit (ASCU), innerhalb des Viterbi-Decoders realisiert.

Die Fig. 3 zeigt einen Viterbi-Decoder nach dem Stand der Technik. Der Viterbi-Decoder, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, enthält eine Zweigmetrikberechnungsschaltung (BMU:

Branch Metrik Unit) , eine Pfandmetrikberechnungsschaltung (ASCU: Add-Compare-Select-Unit) und eine Selektionsschaltung (SMU: Survivor Memory Unit) . Die Zweigmetrikberechnungsschal- tung BMU berechnet die Zweigmetriken λt (s) , die ein Maß für den Unterschied zwischen einem Empfangsdatensymbol und demjenigen Datensymbol sind, dass in dem Trellis-Diagramm den entsprechenden Zustandsübergang hervorruft. Die von der Zweigmetrik- Berechnungsschaltung BMU berechneten Zweigmetriken werden der Pfadmetrikberechnungsschaltung ASCU zur Berechnung der optimalen Pfade bzw. Gewinner-Pfade zugeführt. Die nachgeschaltete Selektionsschaltung SMU speichert die Gewinner- Pfade in einem Speicher ab. Anschließend erfolgt eine Decodierung anhand desjenigen Gewinnerpfades, der die beste Pfadmetrik aufweist. Die diesem Pfad zugeordnete Datensymbolse- quenz entspricht mit größter Wahrscheinlichkeit der tatsächlich gesendeten Datensequenz.

Fig. 4 zeigt die in dem herkömmlichen Viterbi-Decoder enthaltene Pfadmetrikberechnungsschaltung ASCU im Detail. Die Pfad- metrikberechnungsschaltung empfängt von der Zweigmetrikbe- rechnungsschaltung BMU die berechneten Zweigmetriken und wertet diese aus. Die Auswertung erfolgt dabei durch verschiede- ne Pfadmetrikberechnungselemente bzw. Prozessorelemente PE. Das ASCU-Prozessorelement fuhrt, je nach Ausfuhrung des Codes, eine Entscheidung zwischen zwei oder mehr in einen Zustand des Trellis-Diagramms mundenden, konkurrierenden Pfade herbei. Der Pfad mit der besseren berechneten Metrik wird selektiert und die Pfadmetrik des Gewinnerpfades der zu diesem Zustand fuhrt, wird erneuert.

Fig. 5 zeigt ein ASCU-Prozessorelement bzw. Pfadmetrikberech- nungselement nach dem Stand der Technik. Das Prozessorelement enthalt zwei Addierer, deren Ausgange an einen Multiplexer und einer Komparatorschaltung angeschlossen sind. Der erste Addierer berechnet die Pfadmetrik eines ersten Pfades und der zweite Addierer berechnet die Pfadmetrik eines zweiten Pfades in dem Trellis-Diagramm. Die beiden Pfadmetriken werden einem Komparator zugeführt und dort verglichen. Der Komparator gibt ein Steuersignal an den Multiplexer ab und schaltet den Gewinner-Pfad durch, d.h. definitionsgemaß den Pfad mit der geringeren Pfadmetrik. Die berechnete Pfadmetrik wird von einem zugehörigen nachgeschalteten Speicherelement, beispielsweise einem Register R, für den nächsten Berechnungsschritt zwischengespeichert .

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Trellis-Diagramm handelt es sich um ein Trellis-Diagramm mit einer sogenannten Butterfly- struktur. Dies bedeutet, dass jeweils zwei Zustanden eines Zeitschritts t+1 des Trellis-Diagramms zwei Zustände des vorhergehenden Zeitschritts t zugewiesen sind, deren Zweige jeweils zu den erstgenannten Zustanden des Zeitschritts t+1 fuhren. Dabei sind jeweils zwei Zweitmetriken der von unterschiedlichen Zustanden ausgehenden Zweige identisch. Allgemein bezeichnet γ_t(s) die den Zustand s im Zeitschritt t zugewiesene Pfadmetrik, wahrend λ _t (s) die Zweigmetrik des dem Signal s entsprechenden Zustandsubergang im Zeitpunkt t be- zeichnet. Bei dem Viterbi-Decoder nach dem Stand der Technik werden zwei Pfadmetrikberechnungselemente der ACSU kombiniert, um ein Butterfly-Pfadmetrikberechnungselement zu bil- den. Der Vorteil besteht darin, dass die Pfadmetriken eines jeden Zustands zum Zeitindex t-1 bei vorzugsweise sequentiellen Realisierungen der ACSU nur einmal gelesen werden müssen. Derart ausgestaltete Prozessorelemente verhalten sich glei- chermaßen wie herkömmliche Add-Compare-Select Prozessorelemente mit dem einzigen Unterschied, dass sie zwei Zustände des Trellis-Diagramms gleichzeitig berechnen.

Da die Pfadmetrikberechnungsvorschrift durch die Rekursion eine Summe von Zeitindex t^λ = -∞ ... t (siehe Gleichung 2) darstellt, uss durch eine sogenannte Normalisierungsschaltung ein Überlaufen der Pfadmetriken verhindert werden. Vorzugsweise wird für diese Ausgestaltung des Viterbi-Decoders das Minimum-Normalisierungs-Verfahren angewandt. Hierbei wird die minimale Pfadmetrik zum Zeitindex t-1 ermittelt und von allen Gewinnerpfadmetriken zum Zeitindex t gleichermaßen abgezogen. Bei diesem Verfahren wird im statistischen Mittel genau der Rauschanteil des Empfangssignals R_t abgezogen.

Die von den verschiedenen Prozessorelementen PE berechneten Vergleichsergebnisse δ_s werden an die nachgeschaltete Selektionsschaltung SMU zur Selektion des korrekten Gewinnerpfades abgegeben.

Der Nachteil des in Fig. 4 gezeigten Viterbi-Decoders nach dem Stand der Technik besteht darin, dass alle Entscheidungswerte δ_s zur Selektion des Gewinnerpfades mit der optimalen Pfadmetrik in dem Speicher der Selektionsschaltung SMU gespeichert werden müssen. Die Anzahl der Entscheidungen δ_s die abgespeichert werden müssen, entspricht dabei der Anzahl N_τs von Zuständen des Trellis-Codes . Daher werden bei dem in Fig. 4 dargestellten Viterbi-Decoder nach dem Stand der Technik bei jedem Symbolzeitschritt N_τs Entscheidungen in der Selektionsschaltung SMU abgespeichert. Dieser Speichervorgang ist hoch redundant, da der Decoder nur die Entscheidung, eines Zustandes pro Zeitindex t benötigt, um letztendlich den Gewinnerpfad und damit die decodierten Datensymbole zu rekonstruieren .

Je nach Ausführung des Viterbi-Decoders dominieren die Spei- cherzugriffe die Verlustleistung. Durch Einschreiben aller Entscheidungswerte δ_s von der Pfadmetrikberechnungsschaltung in die Selektionsschaltung SMU ist demnach die hervorgerufene Verlustleistung P_v sehr hoch. Bei einem Einsatz eines Viterbi-Decoders beispielsweise in einem Mobilfunkgerät wird die Betriebsdauer durch schnelleres Entladen der Batterien verkürzt. Ferner kommt es, z.B. in mehrkanaligen Telekommunikationssystemen wie ADSL und SDSL, aufgrund der hohen Verlustleistung zu einer ungewünschten Wärmeentwicklung.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen

Viterbi-Decoder und ein Decodierverfahren zu schaffen, welche die Verlustleistung minimieren.

Die Erfindung schafft einen Viterbi-Decoder zur Decodierung einer empfangenen Sequenz von Datensymbolen, die mit einer vorgegebenen Codierungs.anweisung codiert sind, mit:

einer Zweigmetrikberechnungsschaltung (BMU) zur Berechnung von Zweigmetriken für die empfangene Sequenz von kodierten Datensymbolen,

einer Pfadmetrikberechnungsschaltung (ACSU) zur Berechnung von Pfadmetriken in Abhängigkeit von den Zweigmetriken und der Codieranweisung,

wobei die berechneten Pfadmetriken jeweils mit einem einstellbaren Entscheidungsschwellenwert SW zur Erzeugung eines zugehörigen logischen Gültigkeitswertes verglichen werden, und

mit einer Selektionsschaltung (SMU), die nur diejenigen Pfadmetriken, deren Gültigkeitswert logisch hoch ist, in einem Speicher zwischenspeichert und aus den Pfadmetriken denjenigen Pfad mit der optimalen Pfadmetrik selektiert.

Die Selektionsschaltung (SMU) gibt vorzugsweise die dem se- lektierten Pfad zugeordnete Datensymbolsequenz zur weiteren Datenverarbeitung an eine Datenverarbeitungseinheit ab.

Die Pfadmetrikberechnungsschaltung (ASCU) setzt vorzugsweise den jeweiligen Gültigkeitswert logisch hoch, wenn die zugehö- rige berechnete Pfadmetrik niedriger ist als der zugehörige einstellbare Entscheidungsschwellenwert SW.

Die Selektionsschaltung (SMU) selektiert vorzugsweise den Pfad mit der kleinsten berechneten Pfadmetrik.

Die Pfadmetrikberechnungsschaltung (ASCU) enthält vorzugsweise ein Pfadmetrikberechnungselement (N_PE=1) und berechnet die rekursive Pfadmetrikberechnungsvorschrift sequentiell.

Ein Pfadmetrikberechnungselement der Pfadmetrikberechnungsschaltung des erfindungsgemäßen Viterbi-Decoders berechnet vorzugsweise jeweils die Pfadmetriken von zwei Pfaden und vergleicht diese miteinander, wobei das Pfadmetrikberechnungselement die kleinere der beiden Pfadmetriken an ein zu- gehöriges nachgeschaltetes Speicherelement zum Zwischenspeichern abgibt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Viterbi-Decoders enthält das Pfadmetrikberech- nungelement

einen ersten Addierer, der die Zweigmetrik eines ersten Pfades und die in dem getakteten Register zwischengespeicherte Pfadmetrik des ersten Pfades addiert und an einen ersten Ein- gang eines Multiplexers abgibt, einen zweiten Addierer, der die Zweigmetrik des zweiten Pfades und die in dem getakteten Register zwischengespeicherte Pfadmetrik des zweiten Pfades addiert und an einen zweiten Eingang des Multiplexers abgibt,

eine erste Komparatorschaltung, die die von beiden Addierern berechneten Summenwerte vergleicht, wobei der Vergleichsergebniswert an die Selektionsschaltung und an den Multiplexer als Steuersignal abgegeben wird, wobei der Multiplexer den kleineren der durch die beiden Addierer berechneten Summenwerte an ein zugehöriges getaktetes Register durchschaltet,

eine zweite Komparatorschaltung, die den durchgeschalteten Summenwert mit dem einstellbaren Entscheidungsschwellenwert SW vergleicht und einen logisch hohen Gültigkeitswert abgibt, wenn der Summenwert kleiner ist als der Entscheidungsschwellenwert SW.

Ein fest verdrahteter Entscheidungsschwellenwert SW ist vor- zugsweise ein Potenzwert mit der Basis zwei, wobei vorzugsweise das Minimum-Normalisierungs-Verfahren angewandt wird.

Dies bietet den Vorteil, dass die Anzahl der notwendigen logischen Gatter zur Durchführung des Vergleichs und somit der schaltungstechnische Aufwand für Komparatorschaltungen minimal ist.

Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Decodierung einer codierten Datensymbolsequenz, die mit einer vorgegebenen Codieranweisung codiert ist, mit den folgenden Schritten, nämlich

(a) Empfangen der codierten Datensymbolsequenz,

(b) Berechnen von Zweigmetriken für die empfangene Datensymbolsequenz, (c) Berechnen von Pfadmetriken für die empfangene Datensymbolsequenz in Abhängigkeit von den Zweigmetriken und der Codieranweisung,

(d) Vergleichen der berechneten Pfadmetriken mit einem einstellbaren Entscheidungsschwellenwert zur Erzeugung von logischen Gultigkeitswerten,

(e) Speichern der berechneten Pfadmetriken, deren Gultig- keitswerte logisch hoch sind, in einem Zwischenspeicher,

(f) Selektieren desjenigen Pfades, dessen gespeicherte Pfadmetrik minimal ist,

(g) Ermitteln der dem selektierten Pfad zugeordneten Daten mittels der Codieranweisung,

(h) Ausgeben der ermittelten Datensymbolsequenz zur weiteren Datenverarbeitung.

Im Weiteren werden bevorzugte Ausfuhrungsformen des erfin- dungsgemaßen Viterbi-Decoders und des erfindungsgemaßen Deco- dierverfahrens zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkma- le unter Bezugnahme auf die beigefugten Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Senders und eines Empfangers, der einen Viterbi-Decoder nach dem Stand der Technik enthalt;

Fig. 2 ein Vier-Zustand-Trellis-Diagramm als Codieranweisung;

Fig. 3 ein Blockdiagramm des schaltungstechnischen Aufbaus eines Viterbi-Decoders nach dem Stand der Technik;

Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm einer Pfadmetrikberechnungsschaltung ASCU innerhalb eines Viterbi-Decoders nach dem Stand der Technik in Bezug auf die in Fig. 2 gezeigte Codieranweisung;

Fig. 5 ein in der Pfadmetrikberechnungsschaltung (ASCU) enthaltenes Prozessorelement PE nach dem Stand der Technik;

Fig. 6 den schaltungstechnischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Vi- terbi-Decoders in Bezug auf die in Fig. 2 dargestellte Codieranweisung;

Fig. 7 den schaltungstechnischen Aufbau eines Pfadmetrik- Berechnungselements innerhalb der Pfadmetrikberechnungsschaltung des in Fig. 6 dargestellten erfindungsgemäßen Viterbi- Decoders ;

Fig. 8 den schaltungstechnischen Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform der ACSU und SMU des erfindungsgemäßen Viterbi- Decoders;

Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung des Selektionsvorgangs innerhalb der Selektionsschaltung des erfindungsgemäßen Viterbi- Decoders ;

Fig. 10(a)-(d) Simulationsergebnisse, welche den Zusammenhang zwischen der Bitfehlerrate und den normalisierten Schwellenwert darstellen; Fig . 11 ein Simulationsergebnis, das die Abhängigkeit der Bitfehlerrate vom Signal-Rauschabstand (SNR) in Abhängigkeit verschie- dener Entscheidungsschwellenwerte SW im Verhältnis zu Viter- bi-Decodern nach dem Stand der Technik darstellt;

Fig. 12(a)-12(c)

Simulationsergebnisse, die die Anzahl der abgespeicherten Entscheidungswerte für eine Vielzahl von Datensymbolperioden bei einem, in Bezug auf diese vorzugsweise Ausführung eines Viterbi-Decoders, hohen Signal-Rauschabstand darstellen;

Fig. 13(a)-13(c) Simulationsergebnisse, die die Anzahl der abgespeicherten

Entscheidungswerte für eine Vielzahl von Datensymbolperioden bei einem, in Bezug auf diese vorzugsweise Ausführung eines Viterbi-Decoders, niedrigen Signal-Rauschabstand darstellen;_,

Fig. 14

Eine Tabelle zur Darstellung der Verlustleistungseinsparung bei dem erfindungsgemäßen Viterbi-Decoder;

Fig. 6 zeigt einen Viterbi-Decoder 1 gemäß der Erfindung. Der Viterbi-Decoder 1 besitzt einen Signaleingang 2 zum Empfangen der demodulierten und entzerrten Sequenz von Datensymbolen. Die Datensymbole werden über eine Leitung 3, einen Signaleingang 4, einer Zweigmetrikberechnungsschaltung 5 zugeführt. Die Zweigmetrikberechnungsschaltung 5 berechnet in Abhängig- keit von der empfangenen Sequenz von codierten Datensymbolen deren Zweigmetriken γ_t. Die berechneten Zweigmetriken werden von den Signalausgängen 6-1 bis β-M über Signalleitungen 7-1 bis 7-M und Signaleingänge 8-1 bis 8-M an eine Pfadmetrikberechnungsschaltung 9 abgegeben. M definiert hierbei die An- zahl der verschiedenen Zweigmetriken und ist i.d.R. eine Potenz der Basis zwei. Die Pfadmetrikberechnungsschaltung 9 berechnet die Pfadmetriken γ in Abhängigkeit von den zugeführ- ten Zweigmetriken λ und der vorgegebenen Codieranweisung in Form eines Trellis-Diagramms. Die Pfadmetrikberechnungsschaltung 9 enthält mehrere Pfadmetrik-Berechnungselemente 10-1 bis 10-Nτs- Bei den Pfadmetrik-Berechnungselementen handelt es sich vorzugsweise um ein Butterfly-Prozessorelement oder um ein Add-Compare-Prozessorelement . Jedes Pfadmetrik- Berechnungselement 10 weist vier Signaleingänge 11, 12, 13, 14 und drei Signalausgänge 15, 16, 17 auf. Jedes Pfadmetrikberechnungselement 10 berechnet die Pfadmetrik γ von zwei konkurrierenden Pfaden des Trellis-Diagramms und vergleicht diese miteinander. Da das bei einem Zustand s im Zeitschritt t berechnete Ergebnis δ_t (s) zugleich die Grundlage für die Berechnung einer Pfadmetrik für einen zeitlich nachfolgenden Zustand ist, wird die berechnete Pfadmetrik in einem zugehö- rigen nachgeschaltetes Speicherelement 18 zwischengespeichert und an die Signaleingänge der Pfadmetrik-Berechnungselemente 10 über eine Festverdrahtungseinheit 61 gemäß dem Trellis- Code zurückgekoppelt. Die Pfadmetrik-Berechnungselemente 10 berechnen Entscheidungswerte δ_s, die durch die Ausgangssig- nalleitungen 16 an Signaleingänge 19 einer nachgeschalteten Selektionsschaltung 20 abgegeben werden. Für jeden Entscheidungswert δ₃ wird durch das Pfadmetrik-Berechnungselement 10 ein zugehöriger logischer Gültigkeitswert berechnet, der über die Signalleitungen 17 an einen zugehörigen Signaleingang 21 der Selektionsschaltung 20 abgegeben wird.

Die Selektionsschaltung 20 enthält einen internen Speicher. Dabei werden nur diejenigen von den Signaleingängen 19 anliegenden Entscheidungswert δ_s in den Speicher der Selektions- Schaltung 20 eingeschrieben, deren zugehöriger Gültigkeitswert, welcher an dem entsprechenden Signaleingang 21 anliegt, logisch hoch ist. Hierdurch wird die Anzahl der Einschreibvorgänge in den Speicher, und damit die Verlustleistung, der Selektionsschaltung 20 deutlich reduziert. Die Anzahl der abgespeicherten Entscheidungswerte δ können bestenfalls um einen Faktor R_D vermindert werden, wobei N_Ts die Anzahl der Zustände in dem Trellis-Diagramm darstellt.

Die Selektionsschaltung 20 selektiert anhand der zwischengespeicherten Pfadmetriken denjenigen Pfad in dem Trellis- Diagramm mit der optimalen Pfadmetrik heraus. Dabei wird de- finitionsgemäß durch die Selektionsschaltung 20 der Pfad mit der kleinsten berechneten Pfadmetrik selektiert. Die dem selektierten Pfad zugeordnete Datensymbolsequenz wird von der Selektionsschaltung 20 über einen Signalausgang 22 und eine Leitung 23 an einen Signalausgang 24 des erfindungsgemäßen Viterbi-Decoders 1 abgegeben und von dort zur weiteren Datenverarbeitung über eine Leitung 25 an eine nachgeschaltete Datenverarbeitungseinheit geleitet .

Fig. 7 zeigt den schaltungstechnischen Aufbau eines Prozes- sorelements 10-i innerhalb der Pfadmetrik- Berechnungsschaltung 9 des erfindungsgemäßen Viterbi-Decoders 1. Das Pfadmetrik-Berechnungselement 10-i berechnet die Pfadmetriken von zwei konkurrierenden Pfaden und vergleicht diese miteinander. Die kleinere der beiden berechneten Pfadmetriken wird über den Signalausgang 15-i an das zugehörige getaktete Register 18-i zum Zwischenspeichern und zur Rückkopplung abgegeben. Das in Fig. 7 dargestellte Pfadmetrik- Berechnungselement 10-i enthält einen ersten Addierer 26 und einen zweiten Addierer 27. Der erste Addierer 26 addiert die Zweigmetrik λ_t(u) eines ersten unteren Pfades und eine zugehörige zwischengespeicherte Pfadmetrik ^t(u) zu einem ersten Summenwert, der über eine Leitung 28 an einen Verzweigungsknoten 29 abgegeben wird, welcher über eine Leitung 30 mit einem ersten Eingang 31 eines Multiplexers 32 verbunden ist und über eine Leitung 33 an einen Signaleingang 34 einer ersten Komparatorschaltung 35 angeschlossen ist. Der zweite Addierer 27 addiert die Zweigmetrik λ_t(i) des zweiten unteren Signalpfades des Trellis-Diagramms mit der zugehörigen zwischengespeicherten und rückgekoppelten Pfadmetrik γ_t (1) zu einem zweiten Summenwert, der über eine Leitung 36 an einen Verzweigungsknoten 37 abgegeben wird. Der Verzweigungsknoten 37 ist über eine Leitung 38 mit einem zweiten Signaleingang 39 des Multiplexers 32 verbunden. Der Verzweigungsknoten 37 ist ferner über eine Leitung 40 mit einem zweiten Eingang 41 der ersten Komparatorschaltung 35 verbunden. Die erste Komparatorschaltung 35 vergleicht die von den beiden Addierern 26, 27 abgegebenen, berechneten Summenwerte bzw. Pfadmetriken miteinander und gibt über einen Signalausgang 42 einen Vergleichsergebniswert bzw. Entscheidungswert δ_s über eine Leitung 43 an den Signalausgang 16 ab.

Der Vergleichsergebniswert bzw. Entscheidungswert δ_s wird ferner an einem Verzweigungsknoten 44 abgezweigt und über eine Steuerleitung 45 an einen Steuereingang 46 des Multiple- xers 32 als Steuersignal angelegt. Der Multiplexer 32 wird derart angesteuert, dass. der kleinere der beiden durch die beiden Addierer 26, 27 berechneten Summenwerte bzw. Pfadmetriken an einen Signalausgang 47 des Multiplexers 32 durchgeschaltet wird. Von dem Signalausgang 47 wird die durchge- schaltete Pfadmetrik über eine Leitung 48 an einen Signaleingang 49 einer zweiten Komparatorschaltung 50 abgegeben. Die zweite Komparatorschaltung 50 besitzt einen zweiten Eingang 51 von dem ein einstellbarer oder fest implementierter Entscheidungsschwellenwert SW angelegt ist.

Die zweite Komparatorschaltung 50 vergleicht den an den Eingang anliegendenden durchgeschalteten Summenwert mit dem eingestellten Entscheidungsschwellenwert SW und gibt über einen Ξignalausgang 52 und eine Leitung 53 einen logisch hohen Gül- tigkeitswert ab, wenn der anliegende Summenwert bzw. Pfadmetrikwert kleiner ist als der anliegende Entscheidungsschwellenwert SW. Dieser ergibt sich aus dem Produkt eines normier- ten Schwellenwertes SW_Nθrm und der maximalen möglichen Zweigmetrik Ä _max wie folgt:

SW = SW_norm * λ _max ( 5 )

Die Dimensionierung des Schwellenwertes SW erfolgt durch normierten Bezug der Bitfehlerrate BER in Abhängigkeit vom normierten Schwellenwert auf den Implementierungsverlustfreien Fall, d.h. ohne jegliche Reduktion der Speichervorgange. Das kann erreicht werden, wenn SW gleich unendlich gesetzt wird.

BER{SWnorm)

BER_norm - log (6) BER(SWnorm → ∞)

Die Normierung des Schwellenwertes dient hierbei dazu ver- schiedene Implementierungen der Zweigmetrikberechnungseinheit BMU vergleichbar zu machen. Die Normierung der Bitfehlerrate BER dient zum Vergleich der verfahrensbehafteten Verluste bei unterschiedlichen Signal-Rauschabstanden SNR.

Figuren lOa-lOd zeigen, für eine unterschiedliche Anzahl von Zustanden N_τs in einem Trellis-Code die Abhängigkeit der normalisierten Bitfehlerrate BER_n0rm und dem normalisierten Schwellenwert bei unterschiedlichen Signal-Rauschabstanden SNR. Wie man aus den Diagrammen entnehmen kann, betragt bei einem normalisierten Schwellenwert von eins die Zunahme der

Bitfehlerrate BER etwa 1% und ist somit vernachlassigbar . Man kann den Figuren lOa-lOd ferner entnehmen, dass der Performance-Verlust in Abhängigkeit von dem Signalrauschabstand SNR konstant ist, d.h. der erfindungsgemaße Viterbi-Decoder des erfindungsgemaßen Verfahrens zur Decodierung ist bezuglich des Signalrauschabstandes SNR ohne zusatzliche Adaptionsvorschrift selbst anpassend.

Figur 11 zeigt den Zusammenhang zwischen der Bitfehlerrate BER und dem Signalrauschabstand SNR der unterschiedlich eingestellten Schwellenwerten SW. Der Schwellenwert SW=∞ ent- spricht dabei einem herkömmlichen Viterbi-Decoder nach dem Stand der Technik. Man kann der Fig. 11 entnehmen, dass sogar SW_norm<l nur zu einer geringen Erhöhung der Bitfehlerrate BER fuhrt. Ferner kann man anhand der großen Varianz der Pa- rameterschar die Robustheit des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennen.

Die Figuren 12 (a) bis 12 (c) zeigen ein Simulationsergebnis zur Darstellung des Zusammenhanges zwischen der Anzahl N, der von der Selektionsschaltung 20 abgespeicherten Entscheidungswerte δ bei einem Signalrauschabstand von SNR=23dB und einer Anzahl von Zustanden in dem Trellis-Diagramm von N_TΞ=512 für eine unterschiedliche Anzahl von Prozessorelementen N_PE. Die Figuren 12 (a) bis 12 (c) zeigen das Simulationsergebnis für den Zeitindex t=0...1000. Ein weiterer Vorteil des erfin- dungsgemaßen Verfahrens besteht darin, dass aufgrund der selbst anpassenden Eigenschaft im Vergleich zu einem herkömmlichen Viterbi-Decoder der Einschwingvorgang nicht verlagert wird. Ferner ist ersichtlich, dass nach dem Einschwingvorgang nur eine kleine Anzahl N von Entscheidungen abgespeichert werden.

Die Figuren 13 (a) bis 13 (c) zeigen ein Simulationsergebnis für die selben Parameter wie in Fig. 12 (a) bis 12 (c) mit Aus- nähme des Signal-Rausch-Abstandes der hierbei auf SNR=20dB reduziert wurde.

Bei diesem, für diesen Code, schlechten Signal-Rauschabstand ist, wie man durch Vergleich der Figuren 12 und 13 erkennen kann, die Anzahl der abgespeicherten Entscheidungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich hoher. Mit zunehmender Verschlechterung des Ubertragungskanals und somit abnehmenden Signal-Rausch-Abstand SNR werden bei dem erfindungsgemäßen Vertibidecoder eine zunehmende Anzahl von Entscheidungen δ zur Auswertung in der Selektionsschaltung 20 abgespeichert, um eine gleichbleibende Qualität der Decodierung zu erreichen. Der erfindungsgemäße Viterbi-Decoder 1 und das erfin- dungsgemäße Verfahren sind somit selbst adaptierend im Bezug auf die Qualität der Decodierung, welche vorzugsweise durch das Maß der Bitfehlerrate BER ausgedrückt wird.

Der von dem Multiplexer 32 durchgeschaltete Summenwert bzw. Pfadmetrikwert wird ferner an einem Verzweigungsknoten 54 abgezweigt und wird über eine Leitung 55 an den Signalausgang 15 zum Zwischenspeichern an das zugehörige Register 18 abgegeben.

Bei dem Entscheidungsschwellenwert SW handelt es sich vorzugsweise um einen fest implementierten Potenzwert mit der Basis zwei. Hierdurch kann der schaltungstechnische Aufwand für die zweite Komparatorschaltung 35 minimiert werden. Der Entscheidungsschwellenwert SW ist in Abhängigkeit des Verfahrens zur Pfadmetrik-Normalisierung zu adaptieren. Vorzugsweise wird das Verfahren der Minimum-Normalisierung verwendet, bei dem dieser Adaptionsschritt entfallen kann. Ferner sind insbesondere in Mobilfunksystemen variabel einstellbare Ent- Scheidungsschwellenwerte denkbar, da sich bei diesen Systemen die Güte des Übertragungskanals stark ändern kann und man für Zeitbereiche mit guten Übertragungseigenschaften des Telekommunikationskanals SW so dimensionieren kann, dass man eine besonders hohe Reduktion der Verlustleistung realisiert.

Der an dem Signalausgang 16 anliegende Entscheidungswert δ_s wird in den nachgeschalteten Speicher der Selektionsschaltung 20 nur dann eingeschrieben, wenn der an dem Signalausgang 17 des Pfadmetrik-Berechnungselements 10 anliegende zugehörige logische Gültigkeitswert anzeigt, dass der durchgeschaltete Summenwert kleiner ist als der Entscheidungsschwellenwert SW. Hierdurch wird die Anzahl der Einschreibvorgänge und somit die Verlustleistung im Vergleich zu einem herkömmlichen Viterbi-Decoder, bei dem alle Entscheidungswerte δ in die nach- geschaltete Detektionsschaltung eingeschrieben werden, erheblich reduziert. Die in Figur 14 gezeigte Tabelle zeigt die prozentuale Verlustleistungseinsparung, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Decodierung für verschiedene normalisierte Schwellenwerte in Abhängigkeit der Anzahl von Pfadmetrik- Berechnungselementen N_PE für verschieden komplexe Trellis- Codes. R bezeichnet hierbei das maximal mögliche Optimum und berechnet sich zu

N - 2N R = ^{τs pε} . (7)

Fig. 8 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Viterbi-Decoders 1 mit mehr als einem Pfadmetrikberechnungselement Νp_E>KΝτs> Bei der in Fig. 8 dargestellten Anordnung werden die von den Pfadmetrik- Berechnungselementen 10 berechneten logischen Gültigkeitswerte über die Leitungen 17 an die Signaleingänge 56 einer logischen ODER-Schaltung 57.angelegt und dort logisch oder verknüpft. Die logische ODER-Schaltung 57 weist einen Signalausgang 58 auf, der über eine Leitung 59 mit einem Eingang 60 der nachgeschalteten Sel_.ektionsschaltung 20 verbunden ist. Sobald einer der Gültigkeitswerte, die von den Pfadmetrik- Berechnungselementen 10 berechnet wird, logisch hoch bzw. logisch eins ist, empfängt die Selektionsschaltung 20 an dem Signaleingang 60 ein logisch hohes Signal und speichert den gesamten aus N_PE Entscheidungswerten bestehenden Entscheidungsvektor in dem integrierten Speicher ab. Sobald mindestens ein signifikanter Entscheidungswert vorliegt, erfolgt somit ein Einschreibvorgang, um zu garantieren, dass kein signifikater, also logisch hoch bewerteter, Entscheidungswert verloren geht.

Fig. 9 zeigt schematisch den Selektionsvorgang innerhalb der

Selektionsschaltung 20 des erfindungsgemäßen Viterbi-Decoders

1. Ausgehend von dem Zustand mit der minimalen Pfadmetrik wird der Pfad bis zu einer Entscheidungstiefe D_s zurückverfolgt. Nach D_s-Zeitschritten wird die Entscheidung δ_t+DS deko- diert. Die durchgezogene Linie in Fig. 9 stellt den Gewinnerpfad dar, während die gestrichelten Linien konkurrierende Pfade zeigen. Die Latentzeit beträgt D_s Symbolzeiten, bis eine Entscheidung durch die Selektionsschaltung 20 getroffen und die entsprechende Datensymbolsequenz abgegeben wird.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ließt die Selektionsschaltung 20 mit hoher Wahrscheinlichkeit nur die zuvor relevant bewerteten Entscheidungswerte von der Pfad etrik- Berechnungsschaltung 9 ein. Mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit ließt die Selektionsschaltung 20 von Speicherzellen, die zuvor als nicht relevant bewertete, und damit nicht abgespeicherte, Entscheidungswerte beinhalten. Das kann in seltenen Fällen zu Bitfehlern führen, die zu dem dargeleg- ten, vernachlässigbarem SNR-Verlust führen.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltung kann eine Verlustleistungsreduzierung von bis zu 99% erreicht werden. Der schaltungstechnische Zusatzaufwand in den Pfadmetrik- Berechnungselementen 10 besteht dabei lediglich aus einer zusätzlichen Komparatorschaltung, die bei der Integration einen sehr geringen Flächenbedarf besitzt.

Bezugs zeichenliste :

1 Viterbi-Decoder

2 Eingang

3 Leitung

4 Signaleingang

5 Zweigmetrik-Berechnungsschaltung

6 Signalausgänge

7 Leitung

8 Signaleingänge

9 Pfadmetrik-BerechnungsSchaltung

10 Pfadmetrik-Berechnungselemente

11 Eingänge

12 Eingänge

13 Eingänge

14 Eingänge

15 Ausgangs1eitungen

16 Ausgangs1eitungen

17 Ausgangs1eitungen

18 Zwischenregister

19 Signaleingänge

20 SelektionsSchaltung

21 Signaleingänge

22 Signalausgang

23 Leitung

24 Ausgang des Viterbi-Decoders

25 Leitung

26 Addierer

27 Addierer

28 Leitung

29 Verzweigungspunkt

30 Leitung

31 Eingang

32 Multiplexer

33 Leitung

34 Eingang

35 Multiplexer Leitung

Verzweigungsknoten

Leitung

Eingang

Leitung

Eingang

Ausgang

Leitung

Verzweigungsknoten

Leitung

Steuereingang

Ausgang

Leitung

Eingang

Komparatorschaltung

Eingang

Ausgang

Verzweigungsknoten

Leitung

Eingange

ODER-Gatter

Ausgang

Leitung

Eingang

Festverdrahtungseinheit

Claims

PatentansprücheViterbi-Decoder

1. Viterbi-Decoder zur Dekodierung einer empfangenen Sequenz von Datensymbolen, die mit einer vorgegebenen Codieranweisung codiert sind, mit:

(a) einer Zweigmetrikberechnungsschaltung (5) zur Berechnung von Zweigmetriken (λ) für die empfangene Sequenz von codierten Datensymbolen;

(b) einer Pfadmetrikberechnungsschaltung (9) zur Berechnung von Pfadmetriken (γ) in Abhängigkeit von den Zweigmetriken (λ) und der Codieranweisung,

wobei die berechneten Pfadmetriken jeweils mit einem einstellbaren Entscheidungsschwellenwert (SW) zur Erzeugung eines zugehörigen logischen Gultigkeitswertes verglichen wer- den; und mit

(c) einer Selektionsschaltung (20), die ausschließlich diejenigen Pfadmetriken, deren Gultigkeitswert logisch hoch ist, in einem Speicher zwischenspeichert und aus den zwischenge- speicherten Pfadmetriken denjenigen Pfad mit der optimalen Pfadmetrik selektiert.

2. Viterbi-Decoder nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Selektionsschaltlung (20), die dem selektierten Pfad zugeordnete Datensymbolsequenz zur weiteren Datenverarbeitung abgibt.

3. Viterbi-Decoder nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Pfadmetrik-Berechnungsschaltung (9) den Gültigkeitswert logisch hoch setzt, wenn die zugehörige berechnete Pfadmetrik kleiner ist als der Schwellenwert (SW) .

4. Viterbi-Decoder nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Selektionsschaltung (20) den Pfad mit der kleinsten berechneten Pfadmetrik selektiert.

5. Viterbi-Decoder nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Pfadmetrik-Berechnungsschaltung (9) mehrere Pfadmetrik-Berechnungselemente (10) enthält.

6. Viterbi-Decoder nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Pfadmetrik-Berechnungselement (10) jeweils die Pfadmetriken von zwei Pfaden berechnet und miteinander vergleicht und die kleinere der beiden Pfadmetriken an ein zugehöriges getaktetes Speicherelement ( 18 ) zum Zwischenspeichern abgibt.

7. Viterbi-Decoder nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Pfadmetrik-Berechnungselement (10) aufweist:

einen ersten Addierer (26), der die Zweigmetrik eines ersten Pfades und die in dem zugehörigen getakteten Speicherelement (18) zwischengespeicherte Metrik des ersten Pfades addiert und an einen ersten Eingang (31) eines Multiplexers (32) ab- gibt,

einen zweiten Addierer (27), der die Zweigmetrik eines zweiten Pfades und die in dem zugehörigen getakteten Speicherelement (18) zwischengespeicherte Pfadmetrik des zweiten Pfades addiert und an einen zweiten Eingang (39) des Multiplexers (32) abgibt, eine erste Komparatorschaltung (35), die die von den beiden Addierern (26, 27) berechneten Summenwerte vergleicht, wobei das Vergleichsergebnis als Entscheidungswert (δ_s) an die Selektionsschaltung (20) und an den Multiplexer (32) als Steu- ersignal abgegeben wird, wobei der Multiplexer (32) den kleineren der durch die beiden Addierer (26, 27) berechneten Summenwerte an das zugehörige getaktete Register (18) durchschaltet;

eine zweite Komparatorschaltung (50), die den durchgeschalteten Summenwert mit dem einstellbaren Entscheidungsschwellenwert SW vergleicht und einen logisch hohen Gültigkeitswert abgibt, wenn der durchgeschaltete Summenwert kleiner ist als der Entscheidungsschwellenwert (SW) .

8. Viterbi-Decoder nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der einstellbare Entscheidungsschwellenwert (SW) ein Potenzwert mit der Basis zwei ist.

9. Viterbi-Decoder nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Entscheidungsschwellenwert (SW) zur Pfadmetrik- Normalisierung variabel einstellbar oder adaptiv ist.

10. Viterbi-Decoder nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere von der Pfadmetrik-Berechnungsschaltung (9) erzeugte logische Gültigkeitswerte durch eine logische Schal- tung logisch Oder-verknüpft werden und alle zugehörigen Entscheidungswerte in dem Speicher der Selektionsschaltung (20) zwischengespeichert werden, wenn das Ergebnis der logischen ODER-Verknüpfung logisch hoch ist.

11. Viterbi-Decoder nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Pfadmetriken durch die Pfadmetrikberechnungselemente sequentiell berechnet werden.

12. Viterbi-Decoder nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine der Anzahl N_τs von Zuständen in einen Trellis- Diagramm entsprechende Anzahl von Pfadmetriken mit 2^K Pfadmetrik-Berechnungselementen berechnet werden und dass für die Anzahl 2^K der Berechnungselement gilt:

N

1 < 2^K < TS

13. Viterbi-Decoder Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Pfadmetrik-Berechnungselemente (lOa-lOi) Butterfly- Berechnungselemente sind und dass für die Anzahl 2^K der Berechnungselement gilt:

N ! < ₂ ^K < 1-Z-.

14. Viterbi-Decoder nach Anspruchl2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Pfadmetrik-Berechnungselemente (lOa-lOc) Add-

Compare-Berechnungselemente sind und dass für die Anzahl 2^K der Berechnungselement gilt:

1 < 2^K < Ν TS •

15. Viterbi-Decoder nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Codieranweisung ein Trellis-Code ist, der 2^L Zu- standsübergänge aufweist, wobei

0 < L < ∞ gilt und L eine natürliche Zahl ist.

16. Viterbi-Decoder nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Trellis-Code zwei Zustandsübergänge aufweist.

17. Verfahren zur Decodierung einer codierten Sequenz von Datensymbolen, die mit einer vorgegebenen Codieranweisung codiert sind, mit den folgenden Schritten:

(a) Empfangen der codierten Datensymbolsequenz;

(b) Berechnen von Zweigmetriken (λ) für die empfangene Datensymbolsequenz ;

(c) Berechnen von Pfadmetriken (γ) für die empfangene Daten- symbolsequenz in Abhängigkeit von den Zweigmetriken (λ) und der Codieranweisung;

(d) Vergleichen der berechneten Pfadmetriken γ mit einem Entscheidungsschwellenwert (SW) zur Erzeugung von logischen Gültigkeitswerten;

(e) Speichern derjenigen berechneten Pfadmetriken, deren Gültigkeitswerte logisch hoch sind, in einem Zwischenspeicher;

(f) Selektieren desjenigen Pfades, dessen gespeicherte Pfadmetrik minimal ist;

(g) Ermitteln der dem selektiven Pfad zugeordneten Datensymbolsequenz mittels der Codieranweisung;

(h) Ausgeben der ermittelten Datensymbolsequenz zur weiteren Datenverarbeitung .