專利名稱：雙二元卷積Turbo碼譯碼方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙二元巻積Turbo碼譯碼方法和裝置。
背景技術(shù)：
雙二元巻積Turbo碼廣泛應(yīng)用在多種無線通信標準中，其譯碼算法有多種。 Constant-Log-MAP算法和En-Max-Log-MAP算法是雙二元巻積Turbo碼的其中兩種譯碼算 法。在高信噪比環(huán)境中，兩種譯碼方法的性能差距不大，采用計算簡單的En-Max-Log-MAP 算法既可以達到系統(tǒng)準確度的要求，也可以發(fā)揮速度(即譯碼效率)優(yōu)勢；而在低信 噪比環(huán)境中，En-Max-Log-MAP算法難以滿足系統(tǒng)準確度的要求，此時計算相對復(fù)雜的 Constant-Log-MAP算法可以滿足系統(tǒng)準確度的要求，但是其譯碼效率比En-Max-Log-MAP 算法低。Constant-Log-MAP算法和En-Max-Log-MAP算法的大體框架比較相近，其總體架構(gòu) 均如圖l，先計算第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量，根據(jù)第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量計算轉(zhuǎn)移度量，根據(jù)轉(zhuǎn)移度量計算 分支度量，然后進行分量譯碼，再進行外信息處理(即根據(jù)分量譯碼所得的外信息計算先
驗信息)。這兩種譯碼算法在其中的很多計算步驟上是相同的，而在若干計算步驟上略有差
巳 升。 1)在轉(zhuǎn)移度量計算步驟中，En-Max-Log-MAP算法的計算公式為y = y ' +La， Constant-Log-MAP算法的計算公式為y = Lc y ' +1^，其中，y表示轉(zhuǎn)移度量；La表示 上次迭代先驗信息；Lc表示信道置信度；y ' = (yka uka+ykb ukb+yky uky+ykw ukw)/2稱 為第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量，其中的Uka， Ukb表示發(fā)送端在一個確定時刻k的輸入信息位，xky， x^表
示在時刻k它們對應(yīng)的校驗比特，yka， ykb表示接收端在時刻k接收到的信息位軟值，yky，
ykw表示時刻k對應(yīng)的校驗比特軟值；然后根據(jù)第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量確定第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量，其中，
En-Max-Log-MAP算法的第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量等于第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量y ' ， Constant-Log-MAP算
法的第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量等于信道置信度與第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量之乘積Lc y';然后以第二預(yù)轉(zhuǎn)
移度量與上次迭代先驗信息La之和作為轉(zhuǎn)移度量——可見，根據(jù)第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量確定轉(zhuǎn)移
度量是En-Max-Log-MAP算法和Constant-Log-MAP算法這兩種算法的共同步驟；而這兩種
算法中的根據(jù)第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量確定第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量的步驟并不相同，其中，以第一預(yù)轉(zhuǎn)移 度量作為第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量是En-Max-Log-MAP算法的特有步驟，以信道置信度與第一預(yù)轉(zhuǎn)
移度量之乘積作為第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量是Constant-Log-MAP算法的特有步驟。 2)在分支度量和外信息計算中，En-Max-Log-MAP算法中指數(shù)和近似運算公式為
In (ex+ey+ez+ew) " max(x， y， z， w) ， Constant-Log-MAP算法的指數(shù)和近似運算公式為
("5/8 max(|a|,|H|c|)〈2
ln(y1+ey+ez+ew) a max(jc,y,z,w)+ { 其中a， b， c為
L 0max(|fl|,|Z |，|c|)》2
x-max(x， y， z， w) ， y-max(x， y， z， w) ， z-max(x， y， z， w) ， w-max(x， y， z， w)中不為零的三個值。 可見，在此處，這兩種算法在根據(jù)求最大值運算所得結(jié)果求出分支度量值處各有 其特有步驟。
3)在其分量譯碼步驟中，為了得到外信息位值，需要根據(jù)接收端收到的信息位軟 值求出預(yù)轉(zhuǎn)移外信息，其中，En-Max-Log-MAP算法的預(yù)轉(zhuǎn)移外信息等于接收端收到的信息 位軟值，Constant-Log-MAP算法的預(yù)轉(zhuǎn)移外信息等于信道置信度Lc與接收端收到的信息 位軟值兩者的乘積。 4)在外信息處理步驟中，為了得到先驗信息La，需要根據(jù)外信息Le求出待交織量 并進行交織得到先驗信息La， En-Max-Log-MAP算法的待交織量等于外信息Le與常數(shù)0. 75 的乘積，Constant-Log-MAP算法的待交織量等于外信息Le。 綜合考慮高信噪比環(huán)境和低信噪比環(huán)境的譯碼準確度與譯碼效率，需要設(shè) 計內(nèi)含多種譯碼算法模塊的雙二元巻積Turbo碼譯碼方法，可以用到分別獨立實現(xiàn) 的Constant-Log-MAP算法模塊、En-Max-Log-MAP算法模塊和其它譯碼算法模塊，其中 En-Max-Log-MAP算法模塊中的步驟包括上述兩種算法的共同步驟和En-Max-Log-MAP算 法的特有步驟，Constant-Log-MAP算法模塊中的步驟包括上述兩種算法的共同步驟和 Constant-Log-MAP算法的特有步驟。在根據(jù)譯碼算法選擇條件確定譯碼算法模式編號之 后，就一次性地選擇采用譯碼算法模式編號所代表的譯碼算法模塊，然后照所選模塊設(shè)定 的計算順序一直計算直至該模塊的所有步驟執(zhí)行完畢為止。因為各個譯碼算法模塊是分別 獨立實現(xiàn)的，所以為了讓譯碼操作能夠有多種譯碼算法供選擇，譯碼裝置就不得不含有分 別獨立的多種密碼算法模塊，導(dǎo)致譯碼裝置的功能模塊構(gòu)架復(fù)雜，制作成本高。
Constant-Log-MAP算法的譯碼準確度比En-Max-Log-MAP算法的高，源于 Constant-Log-MAP算法在若干特有步驟上比En-Max-Log-MAP算法相應(yīng)的特有步驟的 計算復(fù)雜度要高，其中Constant-Log-MAP算法的某些特有步驟的計算復(fù)雜度遠遠高于 En-Max-Log-MAP算法相應(yīng)的特有步驟，但此處帶來的譯碼準確度的改善并不明顯，即其"性 價比"較低；而Constant-Log-MAP算法的另一些特有步驟帶來的譯碼準確度的改善與該處 附加的計算復(fù)雜度相比，其"性價比"較高。如果在En-Max-Log-MAP算法的基礎(chǔ)上稍作改 進，把其中"性價比"較高的特有步驟改為Constant-Log-MAP算法中對應(yīng)的特有步驟或者 其它合適的步驟，即以略微提高計算復(fù)雜度為代價，就可以大幅提升譯碼準確度。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的 本發(fā)明的目的是在雙二元巻積Turbo碼譯碼方法能夠選擇En-Max-Log-MAP算法
的基礎(chǔ)上，能夠以比較簡單的功能模塊架構(gòu)給出多一種譯碼算法供選擇。 基本技術(shù)方案 雙二元巻積Turbo碼譯碼方法，其 獲取待譯碼數(shù)據(jù)和譯碼算法選擇條件， 根據(jù)譯碼算法選擇條件確定譯碼算法模式編號， 包括En-Max-Log-MAP算法禾P Constant-Log-MAP算法中的共同步驟和 En-Max-Log-MAP算法的特有步驟，
其特征是， 在至少 一 個上述En-Max-Log-MAP算法的特有步驟處并列地包括 Constant-Log-MAP算法相應(yīng)的特有步驟，
5
在上述兩種算法特有步驟的并列處，根據(jù)譯碼算法模式編號在并列的兩種特有步
驟中擇一執(zhí)行。 有益效果 上述譯碼方法———如果根據(jù)譯碼算法模式編號在每個并列處均選擇執(zhí)行En-Max-Log-MAP算法 的特有步驟，就相當(dāng)于選擇了原有的En-Max-Log-MAP算法， ——如果在每個并列處均選擇執(zhí)行Constant-Log-MAP算法的特有步驟，那么—— 如果在En-Max-Log-MAP算法所有的特有步驟處均并列了 Constant-Log-MAP算法在該處 的特有步驟，就相當(dāng)于選擇了現(xiàn)有的Constant-Log-MAP算法；如果在En-Max-Log-MAP算 法的一部分特有步驟處并列了 Constant-Log-MAP算法在該處的特有步驟，就相當(dāng)于選擇 了一種介于En-Max-Log-MAP算法和Constant-Log-MAP算法之間的一種新的譯碼算法，這 種新的譯碼算法相當(dāng)于在En-Max-Log-MAP算法的基礎(chǔ)上把其中的一部分特有步驟改為 Constant-Log-MAP算法中對應(yīng)的特有步驟，設(shè)計人員可以根據(jù)實際的需要把能夠獲得較高 "性價比"的Constant-Log-MAP算法中對應(yīng)的特有步驟并列到此處，就能夠以較低的附加計 算復(fù)雜度換取譯碼準確度的大幅提升。 可見，上述譯碼方法通過在并列處根據(jù)譯碼算法模式編號在兩種特有步驟中擇一 執(zhí)行，實現(xiàn)了對不同算法的區(qū)分，使得En-Max-Log-MAP算法和Constant-Log-MAP算法的共 同步驟能夠共用，與分別獨立實現(xiàn)各個功能模塊的方式相比，所需的功能模塊架構(gòu)更簡單， 制作成本低。 改進的技術(shù)方案 上述基本的技術(shù)方案，優(yōu)選地，所述的并列處不包括在雙二元巻積Turbo碼譯碼 方法的其分量譯碼步驟中，根據(jù)指數(shù)和近似運算公式中的求最大值運算所得的最大值求出 分支度量值。 上述基本的技術(shù)方案，優(yōu)選地，其中一個所述的并列處為在雙二元巻積Turbo碼 譯碼方法的外信息處理步驟中，根據(jù)外信息求出待交織量。


圖1是Constant-Log-MAP算法和En-Max-Log-MAP算法的總體流程圖。 圖2是具體實施方式
的總體流程圖。 圖3是具體實施方式
轉(zhuǎn)移度量計算和分支度量計算的流程圖。 圖4是Constant-Log-MAP算法計算前向分支度量a的流程圖。 圖5是En-Max-Log-MAP算法計算前向分支度量a的流程圖。 圖6是具體實施方式
計算前向分支度量a的流程圖。 圖7是具體實施方式
分量譯碼的流程圖。 圖8是具體實施方式
外信息處理的流程圖。
具體實施例方式
雙二元巻積Turbo碼譯碼方法的總體流程框架如圖2。 獲取待譯碼數(shù)據(jù)和譯碼算法選擇條件，然后進行模式判決，即根據(jù)譯碼算法選擇
6條件確定譯碼算法模式編號(圖中用Mode表示)，譯碼算法選擇條件是該段待譯碼數(shù)據(jù)的 信噪比與一個預(yù)設(shè)的信噪比門限值的比較結(jié)果如果信噪比高于門限值，則譯碼算法模式 編號確定為l，將在后續(xù)步驟中選擇執(zhí)行Constant-Log-MAP算法的特有步驟；如果信噪比 低于門限值，則譯碼算法模式編號確定為2，將在后續(xù)步驟中選擇執(zhí)行En-Max-Log-MAP算 法的特有步驟。 以下步驟，在執(zhí)行上述兩種算法的相同處時，與現(xiàn)有技術(shù)的相應(yīng)步驟相同，下文不 再贅述；在執(zhí)行上述兩種算法相異處時，根據(jù)上面已確定的譯碼算法模式編號在兩種算法 在該處的特有步驟中執(zhí)行已確定的譯碼算法操作，下文將著重說明本譯碼方法在兩種算法 相異處的執(zhí)行步驟。 計算第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量y'的步驟與現(xiàn)有技術(shù)相同，此處不贅述。
執(zhí)行圖3中的轉(zhuǎn)移度量計算步驟。En-Max-Log-MAP算法和Constant-Log-MAP 算法的共同點是先根據(jù)第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量確定第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量，再把第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量與 上次迭代先驗信息La相加得出轉(zhuǎn)移度量y。本例中，根據(jù)譯碼算法模式編號選擇執(zhí)行 En-Max-Log-MAP算法或Constant-Log-MAP算法在"根據(jù)第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量確定第二預(yù)轉(zhuǎn)移 度量"中的特有步驟如果譯碼算法模式編號為l，就按照Constant-Log-MAP算法的特有步 驟，以信道置信度Lc與第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量y '之乘積Lc y '作為第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量；如果譯 碼算法模式編號為2，就按照En-Max-Log-MAP算法的特有步驟，以第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量y'作 為第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量。 執(zhí)行圖3中的分支度量計算步驟，分支度量包括前向分支度量a和
后向分支度量P 。以計算前向分支度量a為例，現(xiàn)有的Constant-Log-MAP算
法的流程如圖4所示，對應(yīng)于Constant-Log-MAP算法的指數(shù)和近似運算公式
「5/8 max(|a|，|6|,|c|)<2 ln( +ey+eZ+Osmax(;c,;y，z,w) +〗 其中a， b， c為x_max(x， y，
L 0 max(|a|,|&|,|c|)k2
z， w) ， y-max (x， y， z， w) ， z-max (x， y， z， w) ， w-max (x， y， z， w)中不為零的三個值，其中含有
兩次求最大值運算。而現(xiàn)有的En-Max-Log-MAP算法在該處只需進行與Constant-Log-MAP
算法的第一次求最大值相同的運算ln(ex+ey+ez+ew) " max(x， y， z， w)即以該最大值作為
前向分支度量，如圖5所示。本例如圖6，先進行一次指數(shù)和近似運算公式中的求最大值運
算，然后根據(jù)譯碼算法模式編號選擇執(zhí)行En-Max-Log-MAP算法或Constant-Log-MAP算法
在"根據(jù)指數(shù)和近似運算公式中的求最大值運算所得的最大值求出分支度量值"中的特有
步驟如果譯碼算法模式編號為l，就執(zhí)行Constant-Log-MAP算法在該處的特有步驟，求最
大值及近似運算的修正項之和作為前向分支度量值；如果譯碼算法模式編號為2，就按照
En-Max-Log-MAP算法的特有步驟，直接以這次求最大值運算所得的最大值作為前向分支度
量值。計算后向分支度量P的原理類似，此處不贅述。 然后執(zhí)行分量譯碼步驟，如圖7，其中為了得到外信息位值1^、1^2、1^3，需要根據(jù) 接收端收到的信息位軟值求出預(yù)轉(zhuǎn)移外信息，連同上次迭代先驗信息送入加法器。此處，如 果譯碼算法模式編號為1，就按照Constant-Log-MAP算法的特有步驟，以信道置信度Lc與 接收端收到的信息位軟值(對Lei、 Le2、 Le3分別為yka、 ykb、 yka和ykb)兩者的乘積作為預(yù)轉(zhuǎn) 移外信息；如果譯碼算法模式編號為2，就按照En-Max-Log-MAP算法的特有步驟，以接收端 收到的信息位軟值作為預(yù)轉(zhuǎn)移外信息。在分量譯碼步驟中也要進行指數(shù)和近似運算，可以
7考慮根據(jù)譯碼算法模式編號對En-Max-Log-MAP算法和Constant-Log-MAP算法的指數(shù)和近 似運算擇一執(zhí)行，但這樣做帶來的譯碼準確度的改善并不明顯，在仿真實驗中，其誤碼率只 因此降低了約0. 05dB，為此卻需要大大增加計算復(fù)雜度。故本例在此處不進行該算法選擇， 而是統(tǒng)一進行En-Max-Log-MAP算法的指數(shù)和近似運算。 然后執(zhí)行外信息處理步驟，如圖8，為了得到先驗信息La，需要根據(jù)外信息Le求 出待交織量并進行交織得到先驗信息La。本例中，如果譯碼算法模式編號為l，就按照 Constant-Log-MAP算法在該處的特有步驟，以外信息Le作為待交織量；如果譯碼算法模式 編號為2，就按照En-Max-Log-MAP算法在該處的特有步驟，以外信息Le與常數(shù)0. 75的乘積 作為待交織量?？紤]到本例在譯碼算法模式編號為1的情況下，在上一步驟即如圖7的分 量譯碼步驟中，被統(tǒng)一進行了 En-Max-Log-MAP算法的指數(shù)和近似運算，為了彌補該處的計 算誤差，可以在根據(jù)外信息求出待交織量時把"以外信息Le作為待交織量"改為"以外信息 Le與常數(shù)0. 9 (或位于0. 75和1之間的其它系數(shù))的乘積作為待交織量"。
因為Constant-Log-MAP算法和En-Max-Log-MAP算法具有多處差異，所以本例 在Constant-Log-MAP算法中選擇"性價比"較高的特有步驟與En-Max-Log-MAP算法相 應(yīng)的特有步驟并列。本例中由譯碼算法模式編號1代表的介乎于En-Max-Log-MAP算法 和Constant-Log-MAP算法之間的改善型算法可以稱為En-Constant-Log-MAP算法。技 術(shù)人員也可以根據(jù)實際需要在Constant-Log-MAP算法的特有步驟中選擇全部或部分與 En-Max-Log-MAP算法中的相應(yīng)步驟并列。
權(quán)利要求
雙二元卷積Turbo碼譯碼方法，其獲取待譯碼數(shù)據(jù)和譯碼算法選擇條件，根據(jù)譯碼算法選擇條件確定譯碼算法模式編號，包括En-Max-Log-MAP算法和Constant-Log-MAP算法中的共同步驟和En-Max-Log-MAP算法的特有步驟，其特征是，在至少一個上述En-Max-Log-MAP算法的特有步驟處并列地包括Constant-Log-MAP算法相應(yīng)的特有步驟，在上述兩種算法特有步驟的并列處，根據(jù)譯碼算法模式編號在并列的兩種特有步驟中擇一執(zhí)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的雙二元巻積Turbo碼譯碼方法，其中一個所述的并列處為在雙 二元巻積Turbo碼譯碼方法的轉(zhuǎn)移度量計算步驟中，根據(jù)第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量計算確定第二預(yù) 轉(zhuǎn)移度量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的雙二元巻積Turbo碼譯碼方法，其中一個所述的并列處為在雙 二元巻積Turbo碼譯碼方法的其分支度量計算步驟中，根據(jù)指數(shù)和近似運算公式中的求最 大值運算所得的最大值求出分支度量值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的雙二元巻積Turbo碼譯碼方法，其中一個所述的并列處為在雙 二元巻積Turbo碼譯碼方法的其分量譯碼步驟中，根據(jù)接收端收到的信息位軟值求出預(yù)轉(zhuǎn) 移外信息。
5. 雙二元巻積Turbo碼譯碼裝置，其包括 獲取待譯碼數(shù)據(jù)和譯碼算法選擇條件的裝置， 根據(jù)譯碼算法選擇條件確定譯碼算法模式編號的裝置，執(zhí)行En-Max-Log-MAP算法和Constant-Log-MAP算法中的共同步驟的裝置和執(zhí)行 En-Max-Log-MAP算法的特有步驟的裝置， 其特征是，包括與至少一個執(zhí)行上述En-Max-Log-MAP算法的特有步驟處的裝置并列地包括執(zhí)行 Constant-Log-MAP算法相應(yīng)的特有步驟的裝置，在上述執(zhí)行兩種算法特有步驟的裝置的并列處，設(shè)有根據(jù)譯碼算法模式編號在并列的 執(zhí)行兩種特有步驟的裝置中擇一調(diào)用的裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的雙二元巻積Turbo碼譯碼裝置，其中一個所述的并列處為在執(zhí) 行雙二元巻積Turbo碼譯碼方法的轉(zhuǎn)移度量計算步驟的裝置中，根據(jù)第一預(yù)轉(zhuǎn)移度量求出 第二預(yù)轉(zhuǎn)移度量的裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的雙二元巻積Turbo碼譯碼裝置，其中一個所述的并列處為在執(zhí) 行雙二元巻積Turbo碼譯碼方法的其分支度量計算步驟的裝置中，根據(jù)指數(shù)和近似運算公 式中的求最大值運算所得的最大值求出分支度量值的裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5的雙二元巻積Turbo碼譯碼裝置，其中一個所述的并列處為在執(zhí) 行雙二元巻積Turbo碼譯碼方法的其分量譯碼步驟的裝置中，根據(jù)接收端收到的信息位軟 值求出預(yù)轉(zhuǎn)移外信息的裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5的雙二元巻積Turbo碼譯碼裝置，所述的并列處不包括在執(zhí)行雙二元巻積Turbo碼譯碼方法的其分量譯碼步驟中，根據(jù)指數(shù)和近似運算公式中的求最大值運算所得的最大值求出分支度量值的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的雙二元巻積Turbo碼譯碼裝置，其中一個所述的并列處為在執(zhí) 行雙二元巻積Turbo碼譯碼方法的外信息處理歩驟中，根據(jù)外信息求出待交織量的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及雙二元卷積Turbo碼譯碼方法和裝置。本發(fā)明的目的是在雙二元卷積Turbo碼譯碼方法能夠選擇En-Max-Log-MAP算法的基礎(chǔ)上，能夠以比較簡單的功能模塊架構(gòu)給出多一種譯碼算法供選擇。本發(fā)明給出雙二元卷積Turbo碼譯碼方法，其特征是，在至少一個上述En-Max-Log-MAP算法的特有步驟處并列地包括Constant-Log-MAP算法相應(yīng)的特有步驟；在上述兩種算法特有步驟的并列處，根據(jù)譯碼算法模式編號在并列的兩種特有步驟中擇一執(zhí)行。本發(fā)明還給出對應(yīng)的雙二元卷積Turbo碼譯碼裝置。
文檔編號H03M13/23GK101697492SQ200910193580
公開日2010年4月21日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者張永強, 范金寧 申請人:廣州杰賽科技股份有限公司;