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用于遞歸編碼信號(hào)的維特比解碼方法

文檔序號(hào):7510799閱讀:293來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:用于遞歸編碼信號(hào)的維特比解碼方法
用于遞歸編碼信號(hào)的維特比解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及維特比(Viterbi)解碼技術(shù),特別是關(guān)于一種用于遞歸編碼信號(hào)的 維特比解碼方法。背景技術(shù)
當(dāng)今,例如GPS (全球定位系統(tǒng))等的GNSS (全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))應(yīng)用技 術(shù)被廣泛使用。對(duì)于GPS接收器來(lái)說(shuō),在某些情況下可選擇衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng) (SBAS)作為其選項(xiàng)之一。對(duì)于遞歸碼SBAS信號(hào)可使用維特比算法進(jìn)行解碼。 因SBAS的數(shù)據(jù)速率(每秒傳送500符號(hào)(symbol))較低,所以如果要對(duì)一個(gè) 或者兩個(gè)SBAS信道進(jìn)行解碼時(shí),使用通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的維特比解碼器對(duì)遞歸碼 SBAS信號(hào)進(jìn)行解碼要比使用硬件實(shí)現(xiàn)的維特比解碼器更合理。
圖1是概略顯示的簡(jiǎn)化維特比算法網(wǎng)格圖。在圖中,在各時(shí)間點(diǎn)(階段) 上有四個(gè)狀態(tài)0、 1、 2、 3,每一個(gè)狀態(tài)由一個(gè)節(jié)點(diǎn)表示。為決定表示最可能的 符號(hào)序列的存活路徑(survivorpath)如圖1中粗箭頭線所示,維特比解碼器的加-比-選(Add-Compare-Select, ACS)單元必須在每個(gè)階段處理網(wǎng)格的四種狀態(tài)以 更新存活路徑。加-比-選過(guò)程包括"增加"、"比較"和"選擇"。"增加"就是將分支 度量(BranchMetric, BM)加到先前節(jié)點(diǎn)的存活路徑上。分支碼符號(hào)和接收到的符 號(hào)是用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)的分支度量。由于計(jì)算工作量非常大,計(jì)算通常會(huì)預(yù)先完成 并提供由計(jì)算得出的表列以便使用。"比較"是比較此節(jié)點(diǎn)的各個(gè)路徑度量(path metric)用以決定哪一條路徑最有可能成為優(yōu)勝者(winner)。"選擇,,是選擇和儲(chǔ)存 優(yōu)勝者作為存活路徑,將此存活路徑的分支數(shù)據(jù)加以儲(chǔ)存。通常,使用事先準(zhǔn) 備好的列表。
對(duì)于SBAS信號(hào)來(lái)說(shuō)(其限制長(zhǎng)度為7),加-比-選單元必須處理網(wǎng)格的64 (27-1)種狀態(tài)以為各狀態(tài)更新存活路徑。接收器每數(shù)據(jù)比特接收兩個(gè)符號(hào)。一 個(gè)分支度量單元(Branch Metric Unit, BMU)計(jì)算128個(gè)分支的每個(gè)分支的分支 度量,然后,加-比-選單元執(zhí)行如上所述的"增加"、"比較,,和"選擇,,操作來(lái)選擇 各節(jié)點(diǎn)的存活路徑(每個(gè)階段有64個(gè)節(jié)點(diǎn))。利用存活度量單元(SMU)通過(guò)
回溯(trace back)存活路徑來(lái)對(duì)傳送數(shù)據(jù)比特進(jìn)行解碼。在上述程序中,如果 那些操作是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的,則其計(jì)算工作量會(huì)非常大,效率低,因此有必要 縮小在維特比解碼器中實(shí)現(xiàn)運(yùn)算的維特比算法的碼尺寸和縮減其處理時(shí)間。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于遞歸編碼信號(hào)的維特比解碼方法。
本發(fā)明的用于遞歸編碼信號(hào)的維特比解碼方法,在用于該方法的維特比算 法中的網(wǎng)格的各階段的所有節(jié)點(diǎn)演繹成多個(gè)蝶形,各蝶形均具有特定蝶形識(shí)別 碼并包含有兩個(gè)來(lái)源節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的方法包括接收組成數(shù)據(jù) 比特的符號(hào);以分支符號(hào)和所接收的符號(hào)來(lái)定義各蝶形的各目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的分支度 量;以及根據(jù)所定義的分支度量將多個(gè)蝶形分類。
才艮據(jù)本發(fā)明,例如,將用于遞歸編碼衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)(SBAS)信號(hào)的維特比 算法(VA)網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)(狀態(tài))以蝶形為單元才艮據(jù)分支度量分類成幾群。在本 發(fā)明一實(shí)施例中,將用于兩個(gè)連續(xù)階段的SBAS信號(hào)的64種狀態(tài)的32個(gè)蝶形 分類成四個(gè)子群。蝶形的分類可用于對(duì)所有蝶形執(zhí)行時(shí)分復(fù)用(TDM)方案而 排定序列。此外,使用加-比-選程序的蝶形處理核心可以通過(guò)改變一些參數(shù)而重 復(fù)使用,以為各蝶形決定存活者。這些參數(shù)包括由所接收的符號(hào)所定義的特定 度量、蝶形ID (識(shí)別碼)和相關(guān)于前兩個(gè)參數(shù)的移位參數(shù)。
通過(guò)使用本發(fā)明方法可以有效縮小碼尺寸和縮減處理時(shí)間,因此維特比算 法更易由軟件實(shí)現(xiàn)。此外,本發(fā)明方法降低了維特比解碼器實(shí)施的復(fù)雜度,因 此更適合硬件實(shí)施。

圖1是概略顯示簡(jiǎn)化的維特比算法網(wǎng)格圖。
圖2揭示用于衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)信號(hào)的代碼編碼器。
圖3是用于SB AS信號(hào)的簡(jiǎn)化網(wǎng)格示意圖。
圖4是顯示由蝶形識(shí)別碼"i "產(chǎn)生和表示的單一蝶形。
圖5A顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的維特比解碼方法的流程圖。
圖5B顯示圖5A所示主流程中的子流程的流程圖。
圖6顯示蝶形處理核心的流程圖。
具體實(shí)施方式
在解碼衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)(SBAS)信號(hào)時(shí)使用遞歸碼。如所述,需要運(yùn)用維特比
算法對(duì)SBAS信號(hào)的遞歸碼進(jìn)行解碼。對(duì)SBAS信號(hào)來(lái)說(shuō),每個(gè)數(shù)據(jù)比特(Data Bit)傳送兩個(gè)符號(hào)(Symbol),即,數(shù)據(jù)率為0.5。圖2揭示用于SBAS信號(hào)的代 碼編碼器。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知,編碼器使用多項(xiàng)式G1二 (171)8和G2 = (133)8,各代碼的限制長(zhǎng)度為7比特,因此對(duì)于各階段有64(27" = 26 = 64)種狀態(tài)。 碼產(chǎn)生器的流量為每秒250比特(250BPS),即每秒500符號(hào)(500 SPS )。節(jié)
點(diǎn)定義可以表示為xk = (dk、Xk.,5、Xk.,4、Xw3、 Xw2、 Xk.。2.
圖3是用于SBAS信號(hào)的簡(jiǎn)化網(wǎng)格示意圖。圖3是以k和k-l兩個(gè)階段為例 進(jìn)行說(shuō)明。如同所述,每個(gè)階段有64種狀態(tài)(節(jié)點(diǎn)),每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要執(zhí)行一 加-比-選程序。以蝶形代替節(jié)點(diǎn)來(lái)操作網(wǎng)格將更有效。在兩個(gè)連續(xù)階段可以將網(wǎng) 格排列成32個(gè)蝶形。例如,xw階^R的節(jié)點(diǎn)0和節(jié)點(diǎn)1與Xk階段的節(jié)點(diǎn)0和節(jié) 點(diǎn)32組成一蝶形。相似的,xw階段的節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)3與Xk階段的節(jié)點(diǎn)1和節(jié) 點(diǎn)33組成另一蝶形。通過(guò)觀察此網(wǎng)格可以發(fā)現(xiàn),來(lái)源階段的節(jié)點(diǎn)2i、 2i+l與 目標(biāo)階段的節(jié)點(diǎn)i、 i + 32組成一蝶形。指標(biāo)"i" (i = 0到31)用以表示蝶形的識(shí) 別碼。
圖4是顯示一由蝶形識(shí)別碼"i,,產(chǎn)生和表示的一單一蝶形。假定p來(lái)源節(jié)點(diǎn), 入比旬表示分支度量,則其可以表示為
,源節(jié)點(diǎn)(輸入比特)=rlCl + r2c2 , (1)
其中,rt、 r2為接收符號(hào),Cl、 C2為從碼產(chǎn)生器(G1、 G2)導(dǎo)出的分支符號(hào),
并且對(duì)于SBAS信號(hào)而言為+ 1或-1,則可以推導(dǎo)出
= ,(°)=屮 (2)
Aw(1)=卞2i(1) = ^(°) = H (3) ^("=卞2嚴(yán)=氺 (4)
其中,將p定義為一特定度量,其可以被參考為一蝶形度量。通過(guò)仔細(xì)分析, 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)蝶形度量n由所接收的符號(hào)iv r2及蝶形識(shí)別碼i決定。蝶形度 量p是依其的蝶形識(shí)別碼而定的度量的四種可能類型之一。由于對(duì)SBAS信號(hào)而 言,傳送的符號(hào)cp &是+1或者-1,因此可以得出
^^士(巧+r2)或者土(iyr2),基于i(i = 0到31) (5) 如同所述,蝶形度量依據(jù)蝶形識(shí)別碼有四種可能形式,即,每個(gè)蝶形有兩 個(gè)參數(shù)蝶形識(shí)別碼i和蝶形度量p通過(guò)分析32種蝶形總結(jié)出表一。
群子群 度量Jl 蝶形識(shí)別碼i
002121421232527
13129191710864
0(ri-r2)13131520222426
1-(rrr2)3028181611975
表一 對(duì)于各個(gè)蝶形識(shí)別碼的可能的蝶形度量
在表一中,32種蝶形的分類可用于對(duì)所有蝶形執(zhí)行共享蝶形處理器的時(shí)分 復(fù)用(TDM)方案而排定序列。
依據(jù)本發(fā)明,維特比解碼方法有用于處理蝶形的核心(kernel),核心包括兩 個(gè)加-比-選流程。因此,應(yīng)執(zhí)行核心32次以處理這32個(gè)蝶形。要使用相同 的核心來(lái)處理這32個(gè)蝶形,必須決定在各個(gè)蝶形中所需要的分支度量。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中,維特比解碼方法通過(guò)上述列表的蝶形識(shí)別碼決定 當(dāng)前處理的蝶形的分支度量。通過(guò)檢查表一可以根據(jù)其蝶形識(shí)別碼將分支度量 決定為分支度量的四種形式之一。例如,具有蝶形識(shí)別碼0、 2、 12、 14、 21、 23、 25和27的蝶形的分支度量是(ri + r2),具有蝶形識(shí)別碼1、 3、 13、 15、 20、 22、 24和26的蝶形的分支度量是(r廠f2)?;蛘?,可使用某些參數(shù)來(lái)決 定持處理蝶形所屬的子群,同時(shí)可以據(jù)此來(lái)決定其分支度量,其細(xì)節(jié)將稍后說(shuō) 明。
通過(guò)分析表一,可以得到用于決定各蝶形的分支度量的流程。圖5A是顯示 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)揭示維特比解碼方法的流程圖,以及圖5B是揭示圖5A 所示主流程中的子流程的流程圖。首先說(shuō)明主流程。在步驟S10中,維特比解 碼器接收兩個(gè)符號(hào),步驟S22、 S24分別表示用于處理群0 (包括16個(gè)蝶形)和 群1 (包括16個(gè)蝶形)的蝶形的子流程。在步驟S22中,蝶形識(shí)別碼指標(biāo)"x"的 第一值為"0",即x二0,以及移位因子a的值為"17,,; 而在步驟S24中,蝶形識(shí) 別碼指標(biāo)"x"的第一值為"l",即乂=1,以及移位因子a的值為"15",稍后將進(jìn) 一步說(shuō)明細(xì)節(jié)。
處理這32個(gè)蝶形(64個(gè)節(jié)點(diǎn))后,即決定了各蝶形的分支度量后,則決定 存活路徑,并且在步驟S30中,將傳送數(shù)據(jù)比特序列(兩個(gè)符號(hào)組成一個(gè)數(shù)據(jù) 比特)解碼。在圖中,步驟S30筒單地表示為存活度量單元,因?yàn)樵诖瞬襟E中
執(zhí)行的操作與由維特比編碼器的存活度量單元所執(zhí)行的那些操作相同。
以下將說(shuō)明子程序。子程序適用于群0(S22步驟)和群1(S24步驟)。為了決 定待處理蝶形的度量,本實(shí)施例使用了三個(gè)因子。其中,包括蝶形度量)i,蝶形 識(shí)別碼指標(biāo)x和移位參數(shù)a。對(duì)群O而言,蝶形度量n是(n+r2), a為17;對(duì)群 1而言,p是(r!-r2) , a為l5。在流程圖(S22, SM)中,此函數(shù)表示為分支處理 單元BPU ( Oi, x, a)。
在S201步驟中,將表示蝶形處理核心已被執(zhí)行次數(shù)的蝶 形處理數(shù)字"b,,初始化為零(b = 0)。蝶形識(shí)別碼指標(biāo)x可以從0到31任意選擇。 在S212步驟中,如果乂 = 0,則執(zhí)行蝶形識(shí)別碼等于O的蝶形處理核心。此外, 在S214步驟中,同樣執(zhí)行蝶形識(shí)別碼等于31-x = 31 - 0 = 31的蝶形處理核心。 對(duì)于識(shí)別碼等于x的蝶形,分支度量為p;對(duì)于識(shí)別碼為31-x的蝶形,分支度量 為—p。在S220步驟中,x = x+2。如果b為1,則x進(jìn)一步力口a,即,x = x+2+a; 如果b為5,貝'J x要減a,即,x = x+2-a。如果x = 0,貝ll已更新的x為x = 0+2 = 2。 在S230步驟中,b = b+l;在S240步驟中,判斷b是否小于8。如果滿足條件, 則程序返回至S212步驟,如果不滿足條件,則子程序結(jié)束。換句話說(shuō),對(duì)于每 一群0和群1,此子程序要分別為蝶形識(shí)別碼x和蝶形識(shí)別碼31 -x各運(yùn)行8次(b = 0到7)。表二是顯示對(duì)于蝶形識(shí)別碼等于x的例子中b與x之間的關(guān)系,移 位因子a也依如上所述來(lái)考慮。
b0 1234567 x 02 21 23 25 27 12 14 a + -
表二對(duì)于蝶形識(shí)別碼等于x的例子中b與x之間的關(guān)系
對(duì)于蝶形識(shí)別碼等于31-x的情況也可以相似地推導(dǎo)出b與x之間的關(guān)系。 圖6是顯示蝶形處理核心的流程圖。核心從S600步驟開(kāi)始。蝶形(x, p)(圖5, S212步驟)作為一范例加以說(shuō)明。請(qǐng)一并參考圖4。在S610步驟中,通過(guò)來(lái)源
節(jié)點(diǎn)度量仏,k.嚴(yán)、Y2xw,kY1)加上由^(+A卞)所表示的分支度量分別計(jì)算可能的 目標(biāo)節(jié)點(diǎn)度量Yx,k仰、Yx,k(1),上述步驟為"加,,處理。接下來(lái)在S620步驟中, 將兩個(gè)可能的目標(biāo)度量Yx,k(o) 、 Yxk("進(jìn)行比較,即"比"處理。如果Yx,k(o)〈幾k(1), 則來(lái)源節(jié)點(diǎn)指標(biāo)d二2x+l ,即,分支度量選擇為幾k-Kk^ ;如果^,k仰> yx,k(1), 則來(lái)源節(jié)點(diǎn)指標(biāo)d二2x ,即,分支度量選擇為^,k-^,k仰,即"選,,處理。然后,
用于從圖2中的碼產(chǎn)生器所輸出的數(shù)據(jù)比特序列應(yīng)為最后的移位一個(gè)比特的代
碼Sd,k-p并且在最左邊的空白比特空間填入"0" (S640步驟)。上述從步驟S610 到S640是用于上部分支(參見(jiàn)圖4 )。在此流程圖中,從步驟S660到步驟S690 是用于下部分支,其與用于上部分支的步驟類似,并且能夠易于從如上所述中 推導(dǎo)出,故此不再詳述。需要說(shuō)明的是,用在從圖2的碼產(chǎn)生器所輸出的下部
分支的數(shù)據(jù)比特序列應(yīng)為最后的移位一個(gè)比特的代碼Sd,w,此外,在最左邊的
空白比特空間填入'T,。子程序在S700步驟終止。蝶形處理核心包括兩個(gè)如上 所述的加-比-選流程。
通過(guò)分析用于遞歸碼衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)(SBAS)信號(hào)的維特比算法的網(wǎng)格的所有 狀態(tài)的蝶形,分析結(jié)果可依據(jù)一些變量(例如參考圖5的流程圖所提到的n、 x、 a)而歸納為表(例如表一)或簡(jiǎn)單規(guī)則。因此,例如,對(duì)于32個(gè)SBAS的蝶 形,蝶形處理核心可重復(fù)使用,可以縮減依據(jù)本發(fā)明的維特比解碼方法的編碼 尺寸以及縮減其處理時(shí)間。盡管SBAS信號(hào)是說(shuō)明書(shū)中的一個(gè)范例,但是本發(fā) 明提供的維特比解碼方法同樣可應(yīng)用于任何其它適用的遞歸碼信號(hào)。
綜上所述,雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上,然其并非用以限制本發(fā) 明,任何熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作各種更動(dòng) 與潤(rùn)飾,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書(shū)所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種用于遞歸編碼信號(hào)的維特比解碼方法,在用于該方法的維特比算法中的網(wǎng)格的各階段的所有節(jié)點(diǎn)演繹成多個(gè)蝶形,各蝶形均具有特定蝶形識(shí)別碼并包含有兩個(gè)來(lái)源節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn),該方法包括接收組成數(shù)據(jù)比特的符號(hào);以分支符號(hào)和所接收的該符號(hào)來(lái)定義各蝶形的各目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的分支度量;以及根據(jù)該所定義的分支度量將該多個(gè)蝶形分類。
2、 如權(quán)利要求1所述的維特比解碼方法,其特征在于還包括通過(guò)使用該 所定義的分支度量來(lái)執(zhí)行蝶形處理核心以選擇各蝶形的存活者。
3、 如權(quán)利要求2所述的維特比解碼方法,其特征在于該蝶形處理核心包 括將各該所定義的分支度量對(duì)應(yīng)加到各該來(lái)源節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)度量,以獲得各蝶形 的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)度量,比較該多個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)度量,以及選擇最可能的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)度量 作為存活者。
4、 如權(quán)利要求3所述的維特比解碼方法,其特征在于還包括對(duì)該存活者 進(jìn)行解碼。
5、 如權(quán)利要求2所述的維特比解碼方法,其特征在于根據(jù)先前處理的蝶 形的蝶形識(shí)別碼和各蝶形識(shí)別碼與各分支度量之間的關(guān)系來(lái)選擇待處理的蝶 形。
6、 如權(quán)利要求5所述的維特比解碼方法,其特征在于還包括根據(jù)已執(zhí)行 蝶形處理的次數(shù)來(lái)選擇該待處理的蝶形。
7、 如權(quán)利要求1所述的維特比解碼方法,其特征在于將該多個(gè)蝶形依據(jù) 其蝶形識(shí)別碼分類成群。
8、 如權(quán)利要求1所述的維特比解碼方法,其特征在于該遞歸編碼信號(hào)包 括衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種用于遞歸編碼信號(hào)的維特比(Viterbi)解碼方法。通過(guò)使用本發(fā)明的方法,將用于例如遞歸編碼衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)信號(hào)的維特比算法的網(wǎng)格排列成蝶形。這些蝶形是依據(jù)分支度量分類成群。因同一蝶形處理核心能夠被重復(fù)使用,故蝶形能夠被有效處理,因此可以縮小碼的尺寸并縮減處理時(shí)間,使維特比算法更易于通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H03M13/00GK101207388SQ20071010929
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者陳坤佐 申請(qǐng)人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司
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