專利名稱：最大后驗概率譯碼方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及最大后驗概率(MAP)譯碼方法以及使用此譯碼方法的譯碼裝置。更確切地說，本發(fā)明涉及用于在最大后驗概率譯碼中計算反向概率，然后計算正向概率，從而降低所使用的存儲量的最大后驗概率譯碼方法和裝置。
背景技術(shù)：
將糾錯碼應(yīng)用于各種系統(tǒng)，其中糾錯碼用于改正所接收信息或重構(gòu)信息中包含的差錯，以便對原始信息進行正確譯碼。例如，當需要在進行移動通信、傳真或其他數(shù)據(jù)通信時正確發(fā)送數(shù)據(jù)時，或者需要從諸如磁盤或CD之類的大容量存儲介質(zhì)正確重構(gòu)數(shù)據(jù)時，應(yīng)用糾錯碼。
在眾多可用糾錯碼中，決定采用turbo碼(見USP5,446,747)作為下一代移動通信的標準。最大后驗概率譯碼(MAP譯碼)證明了其在此類turbo碼中的有效性。MAP譯碼方法是一種類似維特比譯碼的譯碼方法。
(a)維特比譯碼對于輸入第k項數(shù)據(jù)時的各主要狀態(tài)，維特比譯碼使用通過對信息長度N的信息的編碼獲得的編碼數(shù)據(jù)的第k項數(shù)據(jù)，選擇通向具有較少差錯的狀態(tài)的兩條路徑中的一條路徑，廢除具有較多差錯的路徑，其后，對于輸入最后的第N項數(shù)據(jù)時的各主要狀態(tài)，以類似方式，選擇通向具有較少差錯的狀態(tài)的兩條路徑中的一條路徑，并使用在各狀態(tài)所選路徑中具有最小差錯的路徑，執(zhí)行譯碼。譯碼結(jié)果為硬判決輸出。
由于維特比譯碼方法是卷積碼譯碼方法，所以首先說明卷積編碼，然后再說明維特比譯碼。
圖11表示卷積編碼器的示例，該編碼器具有一個2比特移位寄存器SFR和兩個異或門EXOR1、EXOR2。EXOR1輸出一個輸入和R1之間的異或g0，EXOR2輸出該輸入和R1、R2之間的異或g1(當“1”的個數(shù)為奇數(shù)時，輸出“1”，否則輸出“0”。)。因此，圖12表示輸入數(shù)據(jù)為01101時，該輸入和卷積編碼器之輸出之間的關(guān)系，以及移位寄存器SFR的狀態(tài)。
將卷積編碼器的移位寄存器SFR的內(nèi)容定義為“狀態(tài)”。如圖13所示，有四種狀態(tài)，即00、01、10和11，分別稱為狀態(tài)a、狀態(tài)b、狀態(tài)c和狀態(tài)d。借助圖11的卷積編碼器，根據(jù)移位寄存器SFR的狀態(tài)指示狀態(tài)a到d中的哪個狀態(tài)，并根據(jù)下一項輸入數(shù)據(jù)是“0”還是“1”，唯一確定輸出(g0，g1)和下一狀態(tài)。圖14表示卷積編碼器的狀態(tài)和其輸入和輸出之間的關(guān)系，其中虛線表示“0”輸入，而實線表示“1”輸入。
(1)如果在狀態(tài)a輸入“0”，則輸出為00且狀態(tài)為a；如果輸入“1”，則輸出為11且狀態(tài)變?yōu)閏。
(2)如果在狀態(tài)b輸入“0”，則輸出為11且狀態(tài)為a；如果輸入“1”，則輸出為00且狀態(tài)變?yōu)閏。
(3)如果在狀態(tài)c輸入“0”，則輸出為01且狀態(tài)變?yōu)閎；如果輸入“1”，則輸出為10且狀態(tài)變?yōu)閐。
(4)如果在狀態(tài)d輸入“0”，則輸出為10且狀態(tài)變?yōu)閎；如果輸入“1”，則輸出為01且狀態(tài)變?yōu)閐。
如果使用以上輸入/輸出關(guān)系，以格子表示圖11所示卷積編碼器的卷積編碼，則圖15(a)表示其結(jié)果，其中k表示輸入第k比特的時刻，并且編碼器的初始(k＝0)狀態(tài)為a(00)。虛線表示“0”輸入，實線表示“1”輸入，線路上的兩個數(shù)值為輸出(g0，g1)。因此，可以理解，如果在初始狀態(tài)a(00)中輸入“0”，則輸出為00且狀態(tài)為a，如果輸入“1”，則輸出為11且狀態(tài)變?yōu)閏。
通過參考上述格子形式的表示，可以理解，如果原始數(shù)據(jù)為11001，則經(jīng)由圖15(b)中虛線箭頭所示路徑，到達狀態(tài)c，并且編碼器的輸出變?yōu)?1→10→10→11→11
當對卷積碼進行譯碼時，首先作出與所接收數(shù)據(jù)有關(guān)的第一判決。有兩種判決，即硬判決和軟判決。
在硬判決中，以兩個量化電平為基礎(chǔ)作出判決，例如，如果檢測的輸出電平大于0，則判定為“1”，如果檢測的輸出電平小于0，則判定為“0”。如果以上述方式進行標準化判決，則在圖16所示的各概率密度函數(shù)的邊緣的延伸部分(陰影區(qū)域所示部分)出現(xiàn)差錯判決。
軟判決補償硬判決的缺點。如圖16左側(cè)的示例所示，以8個級別量化檢測的輸出，應(yīng)用與各級別一致的似然加權(quán)，然后將判決結(jié)果輸出到譯碼器。
對于維特比譯碼，硬判決輸入和硬判決輸出以及軟判決輸入和硬判決輸出均是可能的。首先說明前者。
如果假設(shè)理想的無錯狀態(tài)，其中硬判決接收數(shù)據(jù)(g0，g1)是11→10→10→11→11，則獲得圖17(a)中虛線箭頭所示的路徑。如圖17(b)所示，通過使虛線表示“0”并使實線表示“1”，則可以得到譯碼結(jié)果11001。然而，實際上在許多情況中，接收數(shù)據(jù)包含差錯。如果第5位產(chǎn)生差錯，從而硬判決接收數(shù)據(jù)(g0，g1)是11→10→00→11→11，在時刻k＝2時出現(xiàn)混亂，即轉(zhuǎn)移到10還是01(差錯數(shù)ERR＝1)。如果將10作為狀態(tài)，并選擇上面的路徑，則到達狀態(tài)c，并且在k＝3和k＝4不出現(xiàn)混亂。因此，在虛線箭頭路徑上，差錯數(shù)變?yōu)椴铄e數(shù)ERR＝1，并且此時譯碼結(jié)果變?yōu)?1001。另一方面2如果將01作為狀態(tài)，并在時刻k＝2時選擇下面的路徑，則在時刻k＝3時出現(xiàn)混亂，即轉(zhuǎn)移到何處，并且差錯總數(shù)ERR＝2。其后，以類似方式選擇路徑，當轉(zhuǎn)移混亂出現(xiàn)時，累加ERR。最終得到以下結(jié)果當譯碼結(jié)果為11001時，差錯總數(shù)ERR為1當譯碼結(jié)果為11100時，差錯總數(shù)ERR為2當譯碼結(jié)果為11110時，差錯總數(shù)ERR為3當譯碼結(jié)果為11111時，差錯總數(shù)ERR為3因此，選擇并輸出其差錯數(shù)ERR最小的譯碼結(jié)果11001。如果采用此方法，即使接收數(shù)據(jù)不正確，也可以正確檢測原始數(shù)據(jù)11001。
盡管上述說明涉及硬判決接收數(shù)據(jù)，但是也可以以類似方式，在軟判決接收數(shù)據(jù)中執(zhí)行譯碼。圖18用于說明在軟判決接收數(shù)據(jù)中進行譯碼。如(b)所示，假設(shè)軟判決接收數(shù)據(jù)(g0，g1)是1，1→1，0→1，0→2/8，1→1，1。參照(a)所示的格子類型的表示，可以理解，在時刻k＝3時出現(xiàn)混亂，即轉(zhuǎn)移到11還是00。如果將11作為狀態(tài)，并選擇上面的路徑(差錯數(shù)ERR＝6/8)，則到達狀態(tài)c，并且在k＝4不出現(xiàn)混亂。因此，在虛線箭頭路徑上，差錯數(shù)變?yōu)椴铄e數(shù)ERR＝6/8，并且此時譯碼結(jié)果變?yōu)?1001。另一方面，如果將00作為狀態(tài)，并且在時刻k＝3時選擇下面的路徑(差錯數(shù)ERR＝1＋2/8)，則在時刻k＝4時出現(xiàn)混亂，即轉(zhuǎn)移到何處，并且差錯總數(shù)ERR＝(2＋2/8)。其后，以類似方式選擇路徑，當轉(zhuǎn)移混亂出現(xiàn)時，累加ERR。最終得到以下結(jié)果當譯碼結(jié)果為11001時，差錯總數(shù)ERR為6/8當譯碼結(jié)果為11010時，差錯總數(shù)ERR為2＋2/8當譯碼結(jié)果為11011時，差錯總數(shù)ERR為2＋2/8因此，選擇并輸出其差錯數(shù)ERR最小的譯碼結(jié)果11001。如果采用此方法，即使接收數(shù)據(jù)不正確，也可以正確檢測原始數(shù)據(jù)11001。因此，軟判決與硬判決相同，只不過差錯數(shù)不再是整數(shù)。
根據(jù)接收數(shù)據(jù)獲得所有可能路徑的差錯數(shù)ERR，然后從其差錯數(shù)最小的路徑對原始數(shù)據(jù)進行譯碼的處理是錯綜復雜的。因此，按以下提出的方式執(zhí)行維特比譯碼。假設(shè)接收數(shù)據(jù)111000是硬判決的結(jié)果。在圖18中k＝3的狀態(tài)a中，有兩條輸入路徑。如果僅抽取并畫出有關(guān)路徑，則其結(jié)果如圖19(a)所示。兩條路徑為該圖所示的路徑(1)和路徑(2)。如圖19(b)和19(c)所示，如果計算接收數(shù)據(jù)和在各條路徑上獲得的譯碼數(shù)據(jù)之間的漢明距離，則結(jié)果將為3和4。
以上述計算結(jié)果為基礎(chǔ)，其假設(shè)為“通過遍歷路徑(1)達到狀態(tài)a”的漢明距離，比其假設(shè)為“通過遍歷路徑(2)達到狀態(tài)a”的漢明距離更短。因此，由于在路徑(1)上發(fā)送的數(shù)據(jù)具有較高的可靠性，所以該路徑作為幸存者，并且廢除其他路徑。如果從時刻k＝1開始，相對于各狀態(tài)a到d，連續(xù)執(zhí)行以上采用或丟棄路徑的處理，則可以找到在任意時刻k達到各狀態(tài)a、b、c、d的漢明距離最短的路徑(最小差錯的路徑)?？梢詮拇碎_始向前繼續(xù)執(zhí)行類似的采用或丟棄處理。
當已經(jīng)輸入N項接收數(shù)據(jù)時，從通向k＝N時各狀態(tài)a、b、c、d的四條最小差錯的路徑中，確定其差錯最小的路徑，并根據(jù)此路徑輸出譯碼數(shù)據(jù)。圖20表示接收數(shù)據(jù)為1110001111時，通向各時刻k時各狀態(tài)a到d的最短路徑。線路上的數(shù)值為漢明距離。因此，由于通向狀態(tài)c的路徑其差錯最少，所以如果根據(jù)此路徑執(zhí)行譯碼，則譯碼數(shù)據(jù)將是11001。
以上譯碼稱為“最大似然譯碼”，其中選擇最可能的項目。由于是從維特比開始使用的，所以也稱為維特比算法。
(b)MAP譯碼概述對于維特比譯碼，在有關(guān)最小差錯的路徑的判決中，根本不反映在各狀態(tài)中廢除的差錯較大的路徑。與維特比譯碼不同，在MAP譯碼中，在有關(guān)最小差錯的路徑的判決中，也反映各狀態(tài)中差錯較大的路徑，從而獲得具有較高精度的譯碼數(shù)據(jù)。以下利用狀態(tài)m(＝0到3)表示狀態(tài)a到d。
(b-1)MAP譯碼的第一特征對于MAP譯碼，在時刻k時在各狀態(tài)(m=0，1，2，3)中，譯碼數(shù)據(jù)uk是“0”、“1”的概率α0，k(m)、α1，k(m)取決于①在時刻(k－1)時在各狀態(tài)申的概率α0，k－1(m)、α1，k－1(m)，②在時刻(k－1)和時刻k時各狀態(tài)之間的格子(是否存在路徑)，以及③在時刻k的接收數(shù)據(jù)ya、yb。概率α0，k－1(m)、α1，k－1(m)稱為“正向概率”。另外，通過考慮格子②和接收數(shù)據(jù)③而得到的概率，即從時刻(k－1)的狀態(tài)m＇(＝0到3)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r刻k的狀態(tài)m(＝0到3)的概率稱為“轉(zhuǎn)變概率”。
(b-2)MAP譯碼的第二特征對于維特比譯碼，通過考慮從時刻1到k的接收數(shù)據(jù)以及從1到k的可能路徑，獲得通向某一時刻k的各狀態(tài)的最小差錯的路徑。然而，在有關(guān)最小差錯的路徑的判決中，根本不反映從k到N的接收數(shù)據(jù)以及從k到N的路徑。與維特比譯碼不同，在MAP譯碼中，為了獲得具有較高精度的譯碼數(shù)據(jù)，在譯碼處理中反映從k到N的接收數(shù)據(jù)以及從k到N的路徑。
更確切地說，通過考慮從N到k的接收數(shù)據(jù)以及格子，得到將通過時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)的最小差錯的路徑的概率βk(m)。接著，通過將概率βk(m)乘以響應(yīng)狀態(tài)的正向概率α0，k(m)、α1，k(m)，得到在時刻k時在各狀態(tài)m(m＝0，1，2，3)中譯碼數(shù)據(jù)uk變?yōu)椤?”、“1”的更精確的概率。
到此為止，在時刻k時在各狀態(tài)m(m＝0，1，2，3)中，概率βk(m)取決于①在時刻k＋1時在各狀態(tài)中的概率βk＋1(m)，②在時刻(k＋1)和時刻k時各狀態(tài)之間的格子，以及③在時刻(k＋1)時的接收數(shù)據(jù)ya、yb。概率βk(m)稱為“反向概率”。另外，通過考慮格子②和接收數(shù)據(jù)③得到的概率，即從時刻(k＋1)的狀態(tài)m′(＝0到3)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r刻k的狀態(tài)m(＝0到3)的概率稱為轉(zhuǎn)變概率。
因此，MAP譯碼方法如下，如圖21所示(1)令N表示信息長度，通過考慮從時刻1到k的編碼數(shù)據(jù)以及從1到k的格子，計算在時刻k時各狀態(tài)(m＝0到3)的正向概率α0，k(m)、α1，k(m)。亦即，根據(jù)在時刻(k－1)時各狀態(tài)的概率α0，k－1(m)、α1，k－1(m)以及轉(zhuǎn)變概率，得到各狀態(tài)的正向概率α0，k(m)、α1，k(m)。
(2)另外，使用從N到k的接收數(shù)據(jù)以及從N到k的路徑，計算在時刻k時各狀態(tài)(m＝0到3)的反向概率βk(m)。亦即，使用在時刻(k＋1)時各狀態(tài)的反向概率βk＋1(m)以及轉(zhuǎn)變概率，計算各狀態(tài)的反向概率βk(m)。
(3)接著，將在時刻k時各狀態(tài)的正向概率乘以反向概率，以得到如下所示的聯(lián)合概率λ0，k(m)＝α0，k(m)·βk(m)，λ1，k(m)＝α1，k(m)·βk(m)(4)隨后，得到各狀態(tài)中“0”的概率的總和∑mλ0，k(m)以及“1”的概率的總和∑mλ1，k(m)，根據(jù)總和的數(shù)值，計算第k項數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)uk是“1”的概率，以及數(shù)據(jù)uk是“0”的概率，輸出較大概率作為第k項譯碼數(shù)據(jù)并輸出似然。譯碼結(jié)果為軟判決輸出。
(c)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第一MAP譯碼方法(c-1)MAP譯碼器的總體結(jié)構(gòu)圖22是用于實現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第一MAP譯碼方法的MAP譯碼器的框圖。編碼率R，信息長度N，原始信息u，編碼數(shù)據(jù)xa、xb，以及接收數(shù)據(jù)ya、yb如下·編碼率R＝1/2·信息長度N·原始信息u＝{u1，u2，u3，...，uN}·編碼數(shù)據(jù)xa＝{xa1，xa2，xa3，...，xak，.xaN}xb＝{xb1，xb2，xb3，...，xbk，...，xbN}·接收數(shù)據(jù)ya＝{ya1，ya2，y3，...yak，...，yaN}yb＝{yb1，yb2，yb3，...ybk，...，ybN}亦即，根據(jù)信息長度為N的原始信息u，生成編碼數(shù)據(jù)xa、xb，在接收時將差錯插入到編碼數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)ya、yb是接收的，通過對接收數(shù)據(jù)進行譯碼得到原始信息u。
當在時刻k接收(yak，ybk)時，轉(zhuǎn)變概率計算部件1計算以下概率，并將其保存在存儲器2中(xak，xbk)為(0，0)的概率γ0，k(xak，xbk)為(0，1)的概率γ1，k(xak，xbk)為(1，0)的概率γ2，k(xak，xbk)為(1，1)的概率γ3，k通過使用前一時刻(k－1)時各狀態(tài)中原始數(shù)據(jù)uk-1為“1”的正向概率α1，k－1(m)和原始數(shù)據(jù)uk－1為“0”的正向概率α0，k－1(m)，以及所獲得的時刻k時的轉(zhuǎn)變概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k，正向概率計算部件3計算在時刻k時原始數(shù)據(jù)uk為“1”的正向概率α1，k(m)和原始數(shù)據(jù)uk為“0”的正向概率α0，k(m)，并將上述概率存儲到存儲器4a到4d中。請注意，由于處理總是從狀態(tài)m＝0開始，所以正向概率的初始值為α0，0(0)＝α1，0(0)＝1，α0，0(m)＝α1，0(m)＝0(其中m≠0)。
在k＝k＋1時，轉(zhuǎn)變概率計算部件1和正向概率計算部件3重復上述計算，執(zhí)行從k＝1到k＝N的計算，以計算時刻k＝1到N的各時刻的轉(zhuǎn)變概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k和正向概率α1，k、α0，k，并將上述概率分別存儲到存儲器2以及存儲器4a到4d中。
其后，反向概率計算部件5使用時刻(k＋1)時的反向概率βk＋1以及轉(zhuǎn)變概率γs，k＋1(s＝0，1，2，3)，計算在時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的反向概率βk(m)(m＝0到3)，其中假設(shè)k的初始值為N－1，各自結(jié)束狀態(tài)為m=0且βN(0)＝1，βN(1)＝βN(2)＝βN(3)＝0成立。
聯(lián)合概率計算部件6中的第一運算器6a，將在時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的正向概率α1，k(m)乘以反向概率βk(m)，以計算第k項原始數(shù)據(jù)uk為“1”的概率λ1，k(m)，而聯(lián)合概率計算部件6中的第二運算器6b，使用在時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的正向概率α0，k(m)乘以反向概率βk(m)，計算第k項原始數(shù)據(jù)uk為“0”的概率λ0，k(m)。
uk和uk似然計算部件7累加在時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的“1”概率λ1，k(m)，累加各狀態(tài)m(＝0到3)中的“0”概率λ0，k(m)，根據(jù)累加結(jié)果，即∑mλ1，k(m)和∑mλ0，k(m)，確定第k項數(shù)據(jù)uk的“1”、“0”，計算其可信度(似然)L(uk)，并輸出。
隨后，反向概率計算部件5，聯(lián)合概率計算部件6，以及uk和uk似然計算部件7在k＝k＋l時重復上述計算，從k＝N到k＝l執(zhí)行計算，以確定時刻k=1到N的各時刻時原始數(shù)據(jù)uk的“1”、“0”，計算其可信度(似然)L(uk)，并輸出。
(c-2)計算正向概率按照下式，根據(jù)①在時刻(k－1)時各狀態(tài)申的正向概率αik－1(m)，以及②從時刻(k－1)的狀態(tài)m＇(＝0到3)轉(zhuǎn)變?yōu)閗時刻的狀態(tài)m(＝0到3)的轉(zhuǎn)變概率γ(Rk，m＇，m)，得到譯碼數(shù)據(jù)uk將為i(“0’或“1”)的正向概率αik(m)αik(m)＝∑m＇∑jγi(Rk，m＇，m)·αik－1(m＇)/∑m∑m＇∑i∑jγi(Rk，m＇，m)·αik－1(m＇)(1)這里，根據(jù)時刻(k－1)時狀態(tài)m＇(＝0到3)和時刻k時狀態(tài)m(＝0到3)之間的格子，以及在時刻k時的接收數(shù)據(jù)ya、yb，得到轉(zhuǎn)變概率γi(Rk，m′，m)。由于上式中的分母為uk和uk似然計算中的除法消去的部分，因此無需計算。如果利用圖表表示上式中時刻k時在狀態(tài)m＝0中原始數(shù)據(jù)uk將為“0”、“1”的正向概率α0k(0)、α1k(0)，則其結(jié)果如圖23所示。
如果假設(shè)按所示方式，通過連接兩個觸發(fā)器FF1、FF2和三個異或門EXOR1到EXOR3構(gòu)造卷積編碼器，則觸發(fā)器FF1、FF2具有四個狀態(tài)m(＝0到3)，即(00)、(01)、(10)、(11)。如果在各狀態(tài)中輸入“0”或“1”，則輸入/輸出數(shù)據(jù)與先后狀態(tài)之間的關(guān)系，將如圖25所示。在圖25中，左邊表示時刻k－1時的狀態(tài)m′，右邊表示輸入第k項數(shù)據(jù)后時刻k時狀態(tài)m，實線表示輸入“0”時狀態(tài)改變的路徑，而虛線表示輸入“1”時狀態(tài)改變的路徑，路徑上的00、11、10、01表示輸出信號xa、xb的值。例如，如果在狀態(tài)m′中輸入“0”，則輸出為01且狀態(tài)變?yōu)閙＝3；如果輸入“1”，則輸出為10且狀態(tài)變?yōu)閙＝2。
轉(zhuǎn)變概率γi(Rk，m′，m)為輸入數(shù)據(jù)i(“0”或“1”)時，從時刻(k－1)時的狀態(tài)m′(＝0到3)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r刻k時的狀態(tài)m(＝0到3)的概率。根據(jù)下式得到該概率γi(Rk，m′，m)＝p·q·π(2)其中，p是與接收數(shù)據(jù)有關(guān)的值。而q、π為常數(shù)，根據(jù)是否存在從時刻(k－1)時狀態(tài)m′到時刻k時狀態(tài)m的轉(zhuǎn)變路徑(格子)，確定q、π。圖26表示該結(jié)果。如果沒有轉(zhuǎn)變路徑，則q·π＝0成立。因此，只需計算圖26中o標記的轉(zhuǎn)變概率γ0(Rk，0，0)和γ1(Rk，2，0)中的p就足夠了，其他概率均為零。因此，如果除去圖23中轉(zhuǎn)變概率為零的線路，則uk為“0”、“1”的正向概率α0k(0)、α1k(0)將如圖27所示。亦即，根據(jù)下式得到正向概率α0k(0)＝γ0(Rk，0，0)·α0k－1(0)＋γ0(Rk，0，0)·α1k－1(0)(3)α1k(0)＝γ1(Rk，2，0)·α0k－1(2)＋γ1(Rk，2，0)·α1k－1(2)(4)轉(zhuǎn)變概率與狀態(tài)之間的格子和接收數(shù)據(jù)有關(guān)。根據(jù)轉(zhuǎn)變概率得到①(xsk，xbk)為(0，0)的移位概率γ0，k，②(xak，xbk)為(0，1)的移位概率γ1，k，③(xak，xbk)為(1，0)的移位概率γ2，k，以及④(xak，xbk)為(1，1)的移位概率γ3，k。例如，通過(xak，xbk)＝(0，0)的轉(zhuǎn)變路徑，式(3)得到α0k(0)。因此，我們得到轉(zhuǎn)變概率γ0(Rk，0，0)＝移位概率γ0，k另外，通過(xak，xbk)＝(0，0)的轉(zhuǎn)變路徑，式(4)得到α1k(0)。因此，我們得到轉(zhuǎn)變概率γ1(Rk，2，0)＝移位概率γ3，k于是，式(3)、(4)變?yōu)棣?k(0)＝γ0，k·α0k－1(0)＋γ0，k·α1k－1(0)(3)′α1k(0)＝γ3，k·α0k－1(2)＋γ3，k·α1k－1(2)(4)′同樣，得到α0k(m)、α1k(m)，其中m＝1到3。
(c-3)計算反向概率按照下式，根據(jù)①在時刻(k＋1)時各狀態(tài)中的反向概率βk＋1(m)，以及②從時刻k的狀態(tài)m(＝0到3)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r刻(k＋1)的狀態(tài)m′(＝0到3)的轉(zhuǎn)變概率γi(Rk＋1，m′，m)，得到各狀態(tài)的反向概率βk(m)βk(m)＝∑m′∑iγi(Rk＋1，m，m′)·βk＋1(m′)/∑m∑m′∑i∑iγi(Rk，m，m′)·αik(m)(5)這里，根據(jù)時刻k時狀態(tài)m(＝0到3)和時刻(k＋1)時狀態(tài)m′(＝0到3)之間的格子，以及在時刻(k＋1)時的接收數(shù)據(jù)ya、yb，得到轉(zhuǎn)變概率γi(Rk＋1，m，m′)。由于上式中的分母為似然計算中的除法消去的部分，因此無需計算。
如果利用圖表表示上式中時刻k時在狀態(tài)m＝0中的βk(0)，則其結(jié)果如圖28所示。如上所述，如果轉(zhuǎn)變路徑不存在，則q·π成立。于是，只需計算所標記的轉(zhuǎn)變概率γ0(Rk＋1，0，0)和γ1(Rk＋1，0，1)中的p就足夠了，其他概率均為零。因此，如果除去圖28中轉(zhuǎn)變概率為零的線路，則反向概率βk(0)將如圖29所示。亦即，根據(jù)下式得到反向概率βk(0)＝γ0(Rk＋1，0，0)·βk＋1(0)＋γ1(Rk＋1，0，1)·βk＋1(1)(6)轉(zhuǎn)變概率與狀態(tài)之間的格子和接收數(shù)據(jù)有關(guān)。根據(jù)轉(zhuǎn)變概率得到①(xak＋1，xbk＋1)為(0，0)的移位概率γ0，k＋1，②(xak＋1，xbk＋1)為(0，1)的移位概率γ1，k＋1，③(xak＋1，xbk＋1)為(1，0)的移位概率γ2，k＋1，以及④(xak＋1，xbk＋1)為(1，1)的移位概率γ3，k＋1。例如，通過(xak＋1，xbk＋1)＝(0，0)的轉(zhuǎn)變路徑，式(3)的右側(cè)的第一項得到βk(0)。因此，我們得到轉(zhuǎn)變概率γ0(Rk＋1，0，0)＝移位概率γ0，k＋1另外，通過(xak＋1，xbk＋1)＝(1，1)的轉(zhuǎn)變路徑，式(3)右邊的第二項得到βk(0)。因此，我們得到轉(zhuǎn)變概率γ1(Rk＋1，0，1)＝移位概率γ3，k＋1于是，式(6)變?yōu)棣耴(0)＝γ0，k＋1·βk＋1(0)＋γ3，k＋1·βk＋1(1)(6)′同樣，可以得到m＝1到3的βk(1)、βk(2)、βk(3)。
(c-4)計算聯(lián)合概率和似然圖30用于說明計算聯(lián)合概率、uk和uk似然。
如果得到時刻k時各狀態(tài)的正向概率α0，k(m)、α1，k(m)和反向概率βk(m)，則將上述概率進行相乘，以便按下式計算聯(lián)合概率λ0k(m)＝α0k(m)·βk(m)λ1k(m)＝α1k(m)·βk(m)然后，獲得各狀態(tài)中“1”的概率的總和∑mλ0k(m)和“0”的概率的總和∑mλ1k(m)，并根據(jù)下式輸出似然L(u)＝log[∑mλ1k(m)/∑mλ0k(m)](7)另外，如果L(u)＞0成立，則輸出譯碼結(jié)果uk＝1，如果I(u)＜0成立，則輸出譯碼結(jié)果uk＝0。亦即，根據(jù)“1”的概率的總和值∑mλ0k(m)和“0”的概率的總和值∑mλ1k(m)，計算第k項原始數(shù)據(jù)uk為“1”的概率以及該數(shù)據(jù)為“0”的概率，并輸出其概率較大的數(shù)值作為第k項譯碼數(shù)據(jù)。
(c-5)第一MAP譯碼方法具有的問題圖22所示的現(xiàn)有技術(shù)的第一MAP譯碼方法具有以下問題，即使用大量存儲器。具體而言，第一MAP譯碼方法需要4×N的存儲量，用于存儲轉(zhuǎn)變概率，并需要m(狀態(tài)數(shù))×2×N的存儲量，用于存儲正向概率，總共需要(4＋m×2)×N的存儲量。由于實際計算伴隨有軟判決信號，所以需要為以上數(shù)字8倍的附加存儲量。例如，如果信號長度N＝5120比特成立，在約束長度＝3的情況下狀態(tài)數(shù)m＝4成立，且軟判決量化位數(shù)＝8成立，則需要的存儲量為(4＋4×2)×5120×8＝491.52千比特(c-6)修改并不是一定需要存儲移位概率的存儲器2不可，并且采用必須通過計算移位概率γs，k＋1(s＝0，1，2，3)計算反向概率βk(m)的方法。圖31為實現(xiàn)第一MAP譯碼方法的MAP譯碼器的修改，其中除去了存儲器2。根據(jù)此修改，需要的存儲量為(4×2)×5120×8＝327.7千比特(d)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第二MAP譯碼方法因此，為了降低存儲量，考慮通過轉(zhuǎn)換正向概率和反向概率的計算次序進行計算的方法。圖32為實現(xiàn)該第二MAP譯碼方法的MAP譯碼器的框圖。利用相同的參考字符指示與圖22所示組件相同的組件。合適地倒轉(zhuǎn)接收數(shù)據(jù)的輸出次序的輸入/輸出反向器8，具有一個用于存儲所有接收數(shù)據(jù)的存儲器，和一個數(shù)據(jù)輸出部件，該部件用于以與數(shù)據(jù)輸入次序相反或相同的次序，輸出接收數(shù)據(jù)。對于采用MAP譯碼方法作為其譯碼方法的turbo譯碼器，必須交織接收數(shù)據(jù)，所以該譯碼器具有一個用于存儲所有接收數(shù)據(jù)的存儲器。這意味著可以將用于交織的存儲器，用作輸入/輸出反向器8的存儲器。因此，沒有與存儲器有關(guān)的負擔。
移位概率計算部件1使用時刻k(＝N)時的接收數(shù)據(jù)(yak，ybk)，計算以下概率，并將其存儲在存儲器2中(xak，xbk)為(0，0)的概率γ0，k(xak，xbk)為(0，1)的概率γ1，k(xak，xbk)為(1，0)的概率γ2，k(xak，xbk)為(1，1)的概率γ3，k反向概率計算部件5使用時刻k(＝N)時的反向概率βk(m)和移位概率γs，k(s＝0，1，2，3)，計算時刻k－1時各狀態(tài)m(＝0到3)中的反向概率βk－1(m)(m＝0到3)，并將反向概率存儲到存儲器9中。
隨后，移位概率計算部件1和正向概率計算部件3在k＝k＋1時重復上述計算，執(zhí)行從k＝N到k＝1的計算，以計算時刻k＝1到N的各時刻的移位概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k和反向概率βk(m)，并將這些概率存儲到存儲器2、9中。
其后，通過使用時刻(k－1)時原始數(shù)據(jù)uk－1為“1”的正向概率α1，k－1(m)和原始數(shù)據(jù)uk－1為“0”的正向概率α0，k－1(m)，以及所獲得的時刻k時的移位概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k，正向概率計算部件3計算在時刻k時各狀態(tài)m中uk為“1”的正向概率α1，k(m)和uk為“0”的正向概率α0，k(m)。請注意，k的初始值為1。
聯(lián)合概率計算部件6，將時刻k時各狀態(tài)m(0到3)中的正向概率α1，k(m)乘以反向概率βk(m)，以計算第k項原始數(shù)據(jù)uk為“1”的概率λ1，k(m)，同樣，使用在時刻k時各狀態(tài)0到3中的正向概率α0，k(m)和反向概率βk(m)，計算原始數(shù)據(jù)uk為“0”的概率λ0，k(m)。
uk和uk似然計算部件7累加在時刻k時各狀態(tài)0到3中的“1”概率λ1，k(m)，累加時刻k時各狀態(tài)0到3中的“0”概率λ0，k(m)，根據(jù)累加結(jié)果，即∑mα1，k(m)和∑mα0，k(m)的值，確定第k項數(shù)據(jù)uk的“1”、“0”，計算其可信度(似然)L(uk)，并輸出。
隨后，正向概率計算部件3，聯(lián)合概率計算部件6，以及uk和uk似然計算部件7在k＝k＋1時重復上述計算，從k＝1到k＝N執(zhí)行計算，以確定時刻k＝1到N的各時刻時uk的“1”、“0”，計算其可信度(似然)L(uk)，并輸出。
如圖33的時序圖所示，根據(jù)第二MAP譯碼方法，在第一部分中，計算移位概率，計算反向概率并將計算結(jié)果存儲在存儲器中，而在第二部分中，計算正向概率，計算聯(lián)合概率并計算原始數(shù)據(jù)和似然。換句話說，對于第二MAP譯碼方法，不存儲正向概率α1，k(m)、α0，k(m)，而是存儲反向概率βk(m)。因此，用于第二MAP譯碼方法的存儲量僅為，用于存儲移位概率的4×N和用于存儲反向概率的狀態(tài)數(shù)m×N，所以需要的總存儲量為(4＋m)×N。因此，與第一MAP譯碼方法相比，可以降低所需要的存儲量?？s小率η為
η＝(4＋m)/(4＋m×2)當狀態(tài)數(shù)m較小時(如果約束長度＝3成立，則狀態(tài)數(shù)m＝4成立)，縮小率為η＝(4＋4)/(4＋4×2)＝69.2％所以，可以將存儲器減少30％。另外，如果狀態(tài)數(shù)m較大，則η≈m/(m×2)＝50％并不是一定需要存儲移位概率的存儲器2不可，并且可以采用每次通過計算移位概率γs，k(s＝0，1，2，3)計算正向概率α1，k(m)、α0，k(m)的方法。圖34表示用于實現(xiàn)第二MAP譯碼方法的MAP譯碼器的修改，其中除去了存儲器2。根據(jù)此修改，需要的總存儲量為(m×N)。因此，與圖31所示的第一MAP譯碼方法相比，可以降低所需要的總存儲量?？s小率η為η＝(m×N)/(m×2)×N＝50％(e)第三MAP譯碼方法根據(jù)第二MAP譯碼方法，與第一MAP譯碼方法相比，可以降低使用的存儲量。然而，還可以進一步降低所需的空間。
圖35(a)用于說明第三MAP譯碼方法的操作順序，其中該方法能夠進一步降低所使用的存儲量。這代表第二MAP譯碼方法的進一步擴展。在圖35中，在圖(b)中表示第二MAP譯碼方法的操作順序，以對照第二和第三譯碼方法。第三譯碼方法是以下文章中公開的方法，即IEEEJOURNAL ON SELECTED AREASIN COMMUNICATION，VOL.16，NO.2，F(xiàn)EBRUARY1998，“An Intuitive Justification and a SimplifiedImplementation of MAP Decoderfor Convolutional Codes(用于卷積碼的MAP譯碼器的直覺調(diào)整和簡單實現(xiàn))”，Andrew J.Viterbi。
在圖35中，B操作表示反向概率計算/移位概率計算，A操作表示正向概率計算/移位概率計算，L操作表示聯(lián)合概率計算/似然計算。如圖(b)所示，對于第二MAP譯碼方法，(1)全面執(zhí)行B操作，并將結(jié)果存儲在從N到1的存儲器中，然后(2)當從1到N連續(xù)執(zhí)行A操作和L操作時，輸出uk和似然(uk)。然而，根據(jù)第二MAP譯碼方法，為存儲反向概率βk(m)需要N×m的存儲量。
因此，在第三MAP譯碼方法中，將k＝1到N均勻劃分為段M，并且按如下方式執(zhí)行MAP譯碼。
首先，(1)從k＝2M到k＝0執(zhí)行B操作。在B操作中，不是從k＝N開始計算反向概率βk(m)，而是從中間位置k＝2M開始計算。因此，不能信任在第一部分中在k＝2M到k＝M上得到的反向概率βk(m)，從而廢除它們?？梢孕湃卧诘诙糠种性趉＝M到k＝1上得到的反向概率βk(m)，因此，將其存儲到存儲器中。(2)接著，在k＝0執(zhí)行A操作，使用k＝1時A操作的結(jié)果α1，1(m)、α0，1(m)以及存儲器中存儲的β1(m)，執(zhí)行L操作，并根據(jù)聯(lián)合概率計算譯碼結(jié)果u1和似然L(u1)。其后，以類似方式，從k＝2到k＝M執(zhí)行A操作，并根據(jù)A操作的結(jié)果以及存儲器中B操作的結(jié)果，執(zhí)行L操作。從而結(jié)束從k＝1到k＝M的譯碼結(jié)果uk和似然L(uk)的計算。
接著，(3)從k＝3M到k＝M＋1執(zhí)行B操作。在B操作中，不是從k＝N開始計算反向概率βk(m)，而是從中間位置k＝3M開始計算。因此，不能信任在第一部分中在k＝3M到k＝2M＋1上得到的反向概率βk(m)，從而廢除它們?？梢孕湃卧诘诙糠种性趉＝2M到k＝M＋1上得到的反向概率βk(m)，因此，將其存儲到存儲器中。(4)接著，在k＝M＋1執(zhí)行A操作，使用k＝M＋1時A操作的結(jié)果α1，M＋1(m)、α0，M＋1(m)以及存儲器中存儲的βM＋1(m)，執(zhí)行L操作，并根據(jù)聯(lián)合概率計算譯碼結(jié)果uM＋1和似然L(uM＋1)。其后，以類似方式，從k＝M＋2到k＝M執(zhí)行A操作，并根據(jù)A操作的結(jié)果以及存儲器中B操作的結(jié)果，執(zhí)行L操作。從而結(jié)束從k＝M＋1到k＝2M的譯碼結(jié)果uk和似然L(uk)的計算。
接著，以類似方式，(5)從k＝4M到k＝2M＋1執(zhí)行B操作，并在存儲器中存儲在第二部分中在k＝3M到k＝2M＋1上得到的反向概率βk(m)。(6)接著，在k＝2M＋1執(zhí)行A操作，使用k＝2M＋1時A操作的結(jié)果α1，2M＋1(m)、α0，2M＋1(m)以及存儲器中存儲的β2M＋1(m)，執(zhí)行L操作，并根據(jù)聯(lián)合概率計算譯碼結(jié)果u2M＋1和似然L(u2M＋1)。其后，從k＝2M＋2到k＝3M執(zhí)行A操作，并根據(jù)A操作的結(jié)果以及存儲器中B操作的結(jié)果，執(zhí)行L操作。從而結(jié)束從k＝2M＋1到k＝3M的譯碼結(jié)果uk和似然L(uk)的計算。
其后執(zhí)行類似操作。最后，(7)從k＝N(＝5M)到k＝3M＋1執(zhí)行B操作，并在存儲器中存儲所得到的所有反向概率βk(m)。(8)接著，在k＝3M+1執(zhí)行A操作，使用k＝3M＋1時A操作的結(jié)果α1，3M＋1(m)、α0，3M＋1(m)以及存儲器中存儲的β3M＋1(m)，執(zhí)行L操作，并根據(jù)聯(lián)合概率計算譯碼結(jié)果u3M＋1和似然L(u3M＋1)。其后，從k＝3M＋2到k＝N(＝5M)執(zhí)行A操作，并根據(jù)A操作的結(jié)果以及存儲器中B操作的結(jié)果，執(zhí)行L操作。從而結(jié)束從k＝3M＋1到k＝N的譯碼結(jié)果uk和似然L(uk)的計算。
第三MAP譯碼方法具有以下優(yōu)點，即能夠?qū)⒋鎯Ψ聪蚋怕实拇鎯α拷档偷?M。此外，可以縮短輸出最初譯碼結(jié)果u1和似然L(u1)所需要的時間。
然而，對于第三MAP譯碼方法，不是從k＝N開始計算反向概率βk(m)，而是從中間位置開始計算。因此，反向概率βk(m)是不準確的，由此引起的問題是MAP譯碼精度的下降。
另外，對于第三MAP譯碼方法，首先在2M上執(zhí)行B計算，然后在M上執(zhí)行A計算，因此，其時序形式的結(jié)果如圖36(a)所示。然而，由于此方法間歇執(zhí)行A操作，所以計算需要時間。于是，如圖36(b)所示，通過同時執(zhí)行第一和第二部分的B操作，可以連續(xù)執(zhí)行A操作，從而提高操作速度。然而，此方法的問題在于，由于同時執(zhí)行第一和第二部分的B操作，所以需要兩條B運算電路。
第三MAP譯碼方法的另一個問題在于，反向概率βk(m)的計算是重復的，即執(zhí)行兩次，所以總的來說增加功耗。
因此，本發(fā)明的目的在于減少存儲量，并且精確計算反向概率βk(m)，以提高MAP譯碼的精度。
本發(fā)明的另一目的在于調(diào)整MAP譯碼器，從而無需使用兩條運算電路計算反向概率βk(m)，也能獲得規(guī)定的操作速度。
本發(fā)明的另一目標在于僅計算一次反向概率βk(m)，就能夠準確計算反向概率βk(m)，從而在降低功耗方面具有優(yōu)勢。
技術(shù)內(nèi)容在第一MAP譯碼方法中，(1)以從第N反向概率到第一反向概率的相反方向，計算反向概率，保存第m1反向概率到第一反向概率，接著，計算第一正向概率，使用第一正向概率和保存的第一反向概率獲得第一譯碼結(jié)果，并且以類似方式，獲得第二到第m1譯碼結(jié)果。(2)其后，以從第N反向概率到第(m1＋1)反向概率的相反方向，計算反向概率，保存第m2反向概率到第(m1＋1)反向概率，計算第(m1＋1)正向概率，使用第(m1＋1)正向概率和保存的第(m1＋1)反向概率獲得第(m1＋1)譯碼結(jié)果，并且以類似方式，獲得第(m1＋2)到第m2譯碼結(jié)果，以及(3)隨后以類似方式，獲得第(m2＋1)到第N譯碼結(jié)果。
如果采用以上方法，則存儲反向概率僅需要r×m(狀態(tài)數(shù))的存儲量，其中m1＝r，m2＝2r，...成立。此外，由于一直從k＝N開始計算反向概率，所以可以準確計算反向概率βk(m)，從而可以提高MAP譯碼的精度。
在另一種MAP譯碼方法中，(1)以從第N反向概率到第一反向概率的相反方向，計算反向概率，離散保存第ms反向概率、第m(s－1)反向概率...第m2反向概率，連續(xù)保存第m1反向概率到第一反向概率，計算第一正向概率，使用第一正向概率和保存的第一反向概率計算第一譯碼結(jié)果，并且以類似方式，獲得第二到第m1譯碼結(jié)果。(2)其后，計算反向概率，直至第(m1＋1)反向概率，并從已經(jīng)保存的第m2反向概率開始保存反向概率，計算第(m1＋1)正向概率，使用第(m1＋1)正向概率和保存的第(m1＋1)反向概率計算第(m1＋1)譯碼結(jié)果，以類似方式獲得第(m1＋2)到第m2譯碼結(jié)果，以及(3)隨后以類似方式獲得第(m1＋1)到第N譯碼結(jié)果。
如果采用以上方法，則存儲反向概率僅需要r×m(狀態(tài)數(shù))的存儲量，其中m1＝r，m2＝2r，...成立。另外，對其調(diào)整，從而以從第N反向概率到第一反向概率的相反方向，計算反向概率，離散存儲獲得的反向概率，并且如果必要的話，計算所需數(shù)目的反向概率，并從某個離散存儲的反向概率開始使用。因此，可以準確計算反向概率βk(m)，從而可以提高MAP譯碼的精度。此外，必要時，通過從k＝N開始計算反向概率，無需獲得所需數(shù)目的反向概率。因此可以提高操作速度。另外，無需使用兩條運算線路計算反向概率βk(m)，也能獲得規(guī)定的操作速度。而且僅需計算一次反向概率βk(m)，從而在降低功耗方面具有優(yōu)勢。


圖1為通信系統(tǒng)的示意圖；圖2為turbo編碼器的框圖；圖3說明卷積編碼器的狀態(tài)轉(zhuǎn)變；圖4為turbo編碼器的框圖；圖5用于說明根據(jù)本發(fā)明之第一MAP譯碼方法的操作順序；圖6為根據(jù)第一實施方式的MAP譯碼器的框圖；圖7用于說明根據(jù)本發(fā)明之第二MAP譯碼方法的操作順序；圖8為根據(jù)第二實施方式的MAP譯碼器的框圖；圖9為turbo編碼器的框圖；圖10用于說明turbo譯碼器的操作；圖11為卷積編碼器的框圖；圖12用于說明卷積編碼器的輸入和輸出之間的關(guān)系；圖13用于說明卷積編碼器的狀態(tài)；圖14表示卷積編碼器的狀態(tài)和輸入/輸出之間的關(guān)系；圖15用于說明格子形式的表示；圖16用于說明硬判決和軟判決；圖17用于說明卷積碼的譯碼(硬判決)；圖18用于說明卷積碼的譯碼(軟判決)；圖19用于說明卷積碼的譯碼；圖20用于說明在任意時刻k時各狀態(tài)的最小差錯路徑；圖21用于說明MAP譯碼的概觀；圖22為用于實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的第一MAP譯碼方法的MAP譯碼器的框圖；圖23用于說明正向概率的計算；圖24為卷積編碼器的框圖；
圖25表示卷積編碼器的狀態(tài)和輸入/輸出之間的關(guān)系；圖26用于說明轉(zhuǎn)變概率；圖27用于說明正向概率的計算，其中除去了轉(zhuǎn)變概率＝0的線路；圖28用于說明反向概率的計算；圖29用于說明反向概率的計算，其中除去了轉(zhuǎn)變概率＝0的線路；圖30用于說明聯(lián)合概率和似然的計算以及譯碼結(jié)果；圖31為用于實現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第二MAP譯碼方法的MAP譯碼器的修改；圖33為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第二MAP譯碼方法的時序圖；圖34為用于實現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第二MAP譯碼方法的MAP譯碼器的修改；圖35用于說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第三MAP譯碼方法的操作順序；以及圖36用于說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第三MAP譯碼方法的問題。
具體實施例方式
(A)Turbo碼MAP譯碼方法證明了其在turbo碼中的有效性。圖1為包含turbo編碼器和turbo譯碼器的通信系統(tǒng)的框圖。數(shù)字11表示在數(shù)據(jù)發(fā)送端提供的turbo編碼器，數(shù)字12表示在數(shù)據(jù)接收端提供的turbo譯碼器。數(shù)字13表示數(shù)據(jù)通信路徑。另外，字符u表示其長度為N的發(fā)送信息數(shù)據(jù)；xa、xb、xc表示通過利用turbo編碼器11對信息數(shù)據(jù)u進行編碼后得到的編碼數(shù)據(jù)；ya、yb、yc表示接收數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)受編碼數(shù)據(jù)xa、xb、xc在通信路徑13中傳播引起的噪聲和衰落的影響；u′表示通過利用譯碼器12對接收數(shù)據(jù)ya、yb、yc進行譯碼后得到的譯碼結(jié)果。利用以下方式表示以上數(shù)據(jù)項。
原始信息u＝{u1，u2，u3，...，uN}編碼數(shù)據(jù)xa＝{xa1，xa2，xa3，...，xak，...，xaN}xb＝{xb1，xb2，xb3，...，xbk，...，xbN}xc＝{xc1，xc2，xc3，...，xck，...，xcN}
接收數(shù)據(jù)ya＝{ya1，ya2，ya3，...，yak，...，yaN}yb＝{yb1，yb2，yb3，...，ybk，...，ybN}yc＝{yc1，yc2，yc3，...，yck，...，ycN}Turbo編碼器11對信息長度為N的信息數(shù)據(jù)u進行編碼，并輸出編碼數(shù)據(jù)xa、xb、xc。編碼數(shù)據(jù)xa本質(zhì)上為信息數(shù)據(jù)u，編碼數(shù)據(jù)xb為利用編碼器ENCI對信息數(shù)據(jù)u進行卷積編碼后得到的數(shù)據(jù)，而編碼數(shù)據(jù)xc為利用編碼器ENC2對信息數(shù)據(jù)u進行交織(π)和卷積編碼后得到的數(shù)據(jù)。換句話說，通過組合兩種卷積碼得到turbo碼。請注意，交織數(shù)據(jù)xa′與編碼數(shù)據(jù)xa的不同僅在于其順序，所以不輸出。
圖2表示turbo編碼器11的詳細信息。數(shù)字11a、11b表示按相同方式構(gòu)造的卷積編碼器(ENC1、ENC2)，數(shù)字11c表示交織部件(π)。按照所示方式，通過連接兩個觸發(fā)器FF1、FF2和三個異或門EXOR1-EXOR3，構(gòu)造適合于輸出遞歸系統(tǒng)卷積碼的卷積編碼器11a、11b。觸發(fā)器FF1、FF2具有四個狀態(tài)0(＝00)、1(＝01)、2(＝10)、3(＝11)。如果在上述各狀態(tài)中輸入“0”或“1”，則狀態(tài)將經(jīng)歷圖3所示的轉(zhuǎn)變，并且觸發(fā)器輸出xa、xb。在圖3中，左邊表示在輸入接收數(shù)據(jù)之前的狀態(tài)，而右邊表示輸入后的狀態(tài)，實線表示輸入“0”時狀態(tài)改變的路徑，而虛線表示輸入“1”時狀態(tài)改變的路徑，路徑上的00、11、10、01表示輸出信號xa、xb的值。例如，如果在狀態(tài)0(＝00)中輸入“0”，則輸出為00且狀態(tài)變?yōu)?(＝0)；如果輸入“1”，則輸出為11且狀態(tài)變?yōu)?(＝10)。
圖4為turbo譯碼器的框圖。第一組件譯碼器DEC1首先使用接收數(shù)據(jù)ya、yb、yc中的ya和yb進行turbo譯碼。組件譯碼器DEC1為一個軟輸出組件譯碼器，并輸出譯碼結(jié)果的似然。接著，第二組件譯碼器DEC2使用第一組件譯碼器DEC1輸出的似然以及yc，進行類似譯碼。亦即，第二組件譯碼器DEC2也是一個軟輸出組件譯碼器，并輸出譯碼結(jié)果的似然。這里，yc是與xc相對應(yīng)的接收信號，該信號是通過對信息數(shù)據(jù)u進行交織和編碼后得到的。因此，首先對第一組件譯碼器DEC1輸出的似然進行交織(π)，然后進行第二組件譯碼器DEC2。
對第二組件譯碼器DEC2輸出的似然進行解交織(π-1)，然后作為輸入將其反饋到第一組件譯碼器DEC1。另外，u′是對第二組件譯碼器DEC2的交織結(jié)果進行“0”、“1”判決后得到的譯碼數(shù)據(jù)(譯碼結(jié)果)。通過將上述譯碼操作執(zhí)行規(guī)定的次數(shù)，可以降低誤碼率。
可以使用MAP組件譯碼器作為此類turbo組件譯碼器中的第一和第二組件譯碼器DEC1、DEC2。
(B)第一實施方式(a)操作順序圖5用于說明根據(jù)本發(fā)明之第一MAP譯碼方法的操作順序。
(1)開始時，以從k＝N時第N反向概率直到k＝1時第一反向概率的相反方向，計算反向概率βk(m)(k＝N到1)，并且(2)保存第m1反向概率βm1(m)到第一反向概率β1(m)。接著，(3)計算第一正向概率α11(m)、α01(m)，使用第一正向概率和保存的第一反向概率β1(m)獲得第一譯碼數(shù)據(jù)ui和似然L(ui)，并且以類似方式，獲得第二到第m1譯碼數(shù)據(jù)u2到um1，以及似然L(u2)到L(um1)。
(4)其后，以從第N反向概率到第(m1＋1)反向概率的相反方向，計算反向概率，并且(5)保存第m2反向概率βm2(m)到第(m1＋1)反向概率βm1＋1(m)。接著，(6)計算第(m1+1)正向概率α1m1＋1(m)、α0m1＋1(m)，使用第(m1＋1)正向概率和保存的第(m1＋1)反向概率βm1＋1(m)獲得第(m1＋1)譯碼數(shù)據(jù)um1＋1和似然L(um1＋1)，并且以類似方式，獲得第(m1＋2)到第m2譯碼數(shù)據(jù)um1＋2到um2，以及似然L(um1＋2)到L(um2)。(7)其后，以類似方式，獲得第(m2＋1)到第N譯碼數(shù)據(jù)um2＋1到uN，以及似然L(um2＋1)到L(uN)。
(b)第一實施方式的MAP譯碼器圖6為根據(jù)第一實施方式的MAP譯碼器的框圖。
根據(jù)圖5的操作順序，MAP控制器50控制全部MAP譯碼器，即控制各組件的計算定時，以及從存儲器中讀出數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入到存儲器中等。用于以適當方式改變接收數(shù)據(jù)之輸出順序的輸入/輸出交織器51，具有一個用于存儲所有接收數(shù)據(jù)的存儲器，和一個數(shù)據(jù)輸出部件，該部件用于以與數(shù)據(jù)輸入次序相反或相同的次序，輸出接收數(shù)據(jù)。對于turbo譯碼器，必須交織接收數(shù)據(jù)，因此該譯碼器具有一個用于存儲所有接收數(shù)據(jù)的存儲器．這意味著可以將用于交織的存儲器，用作輸入/輸出交織器5工的存儲器。因此，沒有與存儲器有關(guān)的負擔。
移位概率計算部件52使用時刻k(＝N)時的接收數(shù)據(jù)(yak，ybk)，計算以下概率(xak，xbk)為(0，0)的概率γ0，k(xak，xbk)為(0，1)的概率γ1，k(xak，Xbk)為(1，0)的概率γ2，k(xak，xbk)為(1，1)的概率γ3，k另外，反向概率計算部件53使用時刻k(＝N)時的反向概率βk(m)和移位概率γs，k(s＝0，1，2，3)，計算時刻k－1時各狀態(tài)m(＝0到3)中的反向概率βk－1(m)(m＝0到3)。其后，移位概率計算部件52和反向概率計算部件53在k＝k－1重復上述計算，從k＝N到k＝1執(zhí)行計算，并將從k＝m，到1的第m1反向概率βm1(m)到第一反向概率β1(m)保存到存儲器54中。
其后，移位概率計算部件52使用時刻k(＝1)時的接收數(shù)據(jù)(yak，ybk)，計算以下概率(xak，xbk)為(0，0)的概率γ0，k(xak，xbk)為(0，1)的概率γ1，k(xak，xbk)為(1，0)的概率γ2，k(xak，xbk)為(1，1)的概率γ3，k另外，正向概率計算部件55假設(shè)k＝l，并使用時刻(k－1)時的正向概率(α1k－1(m)、α0k－1(m)，以及所獲得的時刻k時的移位概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k，計算時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的正向概率α1k(m)、α0k(m)。
聯(lián)合概率計算部件56，將時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的正向概率α1k(m)乘以反向概率βk(m)，以計算第k項原始數(shù)據(jù)uk為“1”的概率λ1k(m)，同樣，使用在時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的正向概率α0k(m)和反向概率βk(m)，計算原始數(shù)據(jù)uk為“0”的概率λ0k(m)。
uk和uk似然計算部件57獲得在時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的“0”概率的總和∑mλ0k(m)，以及“1”概率的總和∑mλ1k(m)，并根據(jù)下式輸出似然L(u)＝log[∑mλ1k(m)/∑mλ0k(m)]另外，如果L(u)＞0成立，則輸出譯碼結(jié)果uk＝1，如果L(u)＜0成立，則輸出譯碼結(jié)果uk＝0。
其后，移位概率計算部件52，正向概率計算部件55，聯(lián)合概率計算部件56，以及uk和uk似然計算部件57在k＝k＋1時重復上述計算，從k＝1到k＝m1執(zhí)行計算，計算時刻k＝1到m1的各時刻時的uk以及其可信度(似然)L(uk)，并輸出。
如果完成從k＝1到k＝m1的uk和L(uk)的計算，則在MAP控制器50的控制下，移位概率計算部件52使用時刻k(＝N)時的接收數(shù)據(jù)(yak，ybk)，計算概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k。另外，反向概率計算部件53使用時刻k(＝N)時的反向概率βk(m)和移位概率γs，k(s=0，1，2，3)，計算時刻k－1時各狀態(tài)m(＝0到3)中的反向概率βk－1(m)(m＝0到3)。
隨后，移位概率計算部件52和反向概率計算部件53在k＝k－1時重復上述計算，從k＝N到k＝m1＋1執(zhí)行計算，并將從k＝m2到m1＋1的第m2反向概率βm2(m)到第m1＋1反向概率βm1＋1(m)保存到存儲器54中。
隨后，移位概率計算部件52使用時刻k(＝m1＋1)時的接收數(shù)據(jù)(yak，ybk)，計算概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k。另外，正向概率計算部件53假設(shè)k＝m1＋1，并使用時刻(k－1)時的正向概率α1k－1(m)、α0k－1(m)，以及所獲得的時刻k時的移位概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k，計算時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的正向概率α1k(m)、α0k(m)。聯(lián)合概率計算部件56以及uk和uk似然計算部件57執(zhí)行與以上所述操作類似的操作，并輸出uk和似然L(uk)。
其后，移位概率計算部件52，正向概率計算部件55，聯(lián)合概率計算部件56，以及uk和uk似然計算部件57在k＝k＋l時重復上述計算，從k＝m1＋1到k＝m2執(zhí)行計算，計算時刻k＝m1＋1到m2的各時刻時的uk以及其可信度(似然)L(uk)，并輸出。
如果完成上述操作，則隨后以類似方式獲得第m2＋l到第N譯碼數(shù)據(jù)um2＋1到uN，以及似然L(um2＋1)到L(uN)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，存儲反向概率僅需要r×m(狀態(tài)數(shù))的存儲量，其中m1＝r，m2＝2r，...成立。此外，由于一直從k＝N開始計算反向概率，所以可以準確計算反向概率βk(m)，從而可以提高MAP譯碼的精度。
(C)第二實施方式(a)操作順序圖7用于說明根據(jù)本發(fā)明之第二MAP譯碼方法的操作順序。
(1)開始時，以從k＝N時第N反向概率直到k＝1時第一反向概率的相反方向，計算所有反向概率βk(m)(k＝N到1)，離散保存第ms反向概率βms(m)、第m(s－1)反向概率βm(s－1)(m)、...、第m3反向概率βm3(m)、第m2反向概率βm2(m)，連續(xù)保存第m1反向概率βm1(m)到第一反向概率β1(m)。
(2)接著，計算第一正向概率(α11(m)、α01(m)，使用第一正向概率和保存的第一反向概率β1(m)獲得第一譯碼數(shù)據(jù)u1和似然L(u1)，并且以類似方式，獲得第二到第m1譯碼數(shù)據(jù)u2到um1，以及似然L(u2)到L(um1)。
(3)其后，計算反向概率，直至第(m1＋1)反向概率βm1＋1(m)，并從已經(jīng)保存的第m2反向概率βm2(m)開始保存反向概率。
(4)接著，計算第(m1＋1)正向概率α1m1＋1(m)、α0m1＋1(m)，使用第(m1＋1)正向概率和保存的第(m1＋1)反向概率βm1＋1(m)獲得第(m1＋1)譯碼數(shù)據(jù)um1＋1和似然L(um1＋1)，以類似方式獲得第(m1＋2)到第m2譯碼數(shù)據(jù)um1＋2到um2，以及似然L(um1＋2)到L(um2)。
(5)其后，計算反向概率，直至第(m2＋1)反向概率βm2＋1(m)，并從已經(jīng)保存的第m3反向概率βm3(m)開始保存反向概率。
(6)接著，計算第(m2＋1)正向概率α1m2＋1(m)、α0m2＋1(m)，使用第(m2＋1)正向概率和保存的第(m2＋1)反向概率βm2＋1(m)獲得第(m2＋1)譯碼數(shù)據(jù)um2＋1和似然L(um2＋1)，以類似方式獲得第(m2＋2)到第m3譯碼數(shù)據(jù)um2＋2到um3，以及似然L(um2＋2)到L(um3)。
(7)其后，以類似方式，使用保存的第m4反向概率βm4(m)、...、第m(s－1)反向概率βm(s－1)(m)、第ms反向概率βms(m)，獲得第(m3＋1)到第N譯碼數(shù)據(jù)um3＋1到uN，以及似然L(um3＋1)到L(uN)。
(b)第二實施方式的MAP譯碼器圖8為根據(jù)第二實施方式的MAP譯碼器的框圖，其中利用相同的參考字符指示與圖6所示組件相同的組件。
根據(jù)圖7的操作順序，MAP控制器50控制全部MAP譯碼器，即控制各組件的計算定時，以及從存儲器中讀出數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入到存儲器中等。用于以適當方式改變接收數(shù)據(jù)之輸出順序的輸入/輸出交織器51，具有一個用于存儲所有接收數(shù)據(jù)的存儲器，和一個數(shù)據(jù)輸出部件，該部件用于以與數(shù)據(jù)輸入次序相反或相同的次序，輸出接收數(shù)據(jù)。
移位概率計算部件52使用時刻k(＝N)時的接收數(shù)據(jù)(yak，ybk)，計算以下概率(xak，xbk)為(0，0)的概率γ0，k(xak，xbk)為(0，1)的概率γ1，k(xak，xbk)為(1，0)的概率γ2，k(xak，xbk)為(1，1)的概率γ3，k另外，反向概率計算部件53使用時刻k(＝N)時的反向概率βk(m)和移位概率γs，k(s＝0，1，2，3)，計算時刻k－1時各狀態(tài)m(＝0到3)中的反向概率βk－1(m)(m＝0到3)。其后，移位概率計算部件52和反向概率計算部件53在k＝k－1重復上述計算，并從k＝N到k＝1執(zhí)行計算。反向概率計算部件53，將與從k＝N到1的反向概率計算的并行操作中離散獲得的第ms反向概率βms(m)、第m(s－1)反向概率βm(s－1)(m)、...、第m3反向概率βm3(m)、第m2反向概率βm2(m)，存儲到存儲器54的離散反向概率存儲部分54a，并且將第m1反向概率βm1(m)到第一反向概率β1(m)，存儲到連續(xù)反向概率存儲部分54b。
隨后，移位概率計算部件52使用時刻k(＝1)時的接收數(shù)據(jù)(yak，ybk)，計算以下概率(xak，xbk)為(0，0)的概率γ0，k(xak，xbk)為(0，1)的概率γ1，k(xak，xbk)為(1，0)的概率γ2，k
(xak，xbk)為(1，1)的概率γ3，k另外，正向概率計算部件55假設(shè)k＝1，并使用時刻(k－1)時的正向概率α1k－1(m)、α0k－1(m)， 以及所獲得的時刻k時的移位概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k，計算時刻k時的正向概率α1k(m)、α0k(m)。
聯(lián)合概率計算部件56，將時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的正向概率α1k(m)乘以反向概率βk(m)，以計算第k項原始數(shù)據(jù)uk為“1”的概率λ1k(m)，同樣，使用在時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的正向概率α0k(m)和反向概率βk(m)，計算原始數(shù)據(jù)uk為“0”的概率λ0k(m)。
uk和uk似然計算部件57獲得在時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的“1”概率的總和∑mλ0k(m)，以及“0”概率的總和∑mλ1k(m)，并根據(jù)下式輸出似然L(u)＝log[∑mλ1k(m)/∑mλ0k(m)]另外，如果L(u)＞0成立，則輸出譯碼結(jié)果uk＝1，如果L(u)＜0成立，則輸出譯碼結(jié)果uk＝0。
其后，移位概率計算部件52，正向概率計算部件55，聯(lián)合概率計算部件56，以及uk和uk似然計算部件57在k＝k＋1時重復上述計算，從k＝1到k＝m1執(zhí)行計算，計算時刻k＝1到m1的各時刻時的uk以及其可信度(似然)L(uk)，并輸出。
如果完成從k＝1到k＝m1的uk和L(uk)的計算，則在MAP控制器50的控制下，移位概率計算部件52使用時刻k(＝m2)時的接收數(shù)據(jù)(yak，ybk)，計算概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k。另外，反向概率計算部件53從存儲部分54a中，讀出時刻k(＝m2)時的反向概率βk(m)[＝βm2(m)]，使用反向概率βk(m)和移位概率γs，k(s＝0，1，2，3)，計算時刻k－1時各狀態(tài)m(＝0到3)中的反向概率βk－1(m)(m＝0到3)，并將其存儲在存儲部分54b。隨后，移位概率計算部件52和反向概率計算部件53在k＝k－1時重復上述計算，從k＝m2到k＝m1＋1執(zhí)行計算，并將從k＝m2到m1＋1的第m2反向概率βm2(m)到第m1＋1反向概率βm1＋1(m)保存到存儲部分54b。
隨后，移位概率計算部件52使用時刻k(＝m1＋1)時的接收數(shù)據(jù)(yak，ybk)，計算概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k。另外，正向概率計算部件53假設(shè)k＝m1＋1，并使用時刻(k－1)時的正向概率α1k－1(m)、α0k－1(m)，以及所獲得的時刻k時的移位概率γ0，k、γ1，k、γ2，k、γ3，k，計算時刻k時各狀態(tài)m(＝0到3)中的正向概率α1k(m)、α0k(m)。聯(lián)合概率計算部件56以及uk和uk似然計算部件57執(zhí)行與以上所述操作類似的操作，并輸出uk和似然L(uk)。
其后，移位概率計算部件52，正向概率計算部件55，聯(lián)合概率計算部件56，以及uk和uk似然計算部件57在k＝k＋1時重復上述計算，從k＝m1＋1到k＝m2執(zhí)行計算，計算時刻k＝m1＋1到m2的各時刻時的uk以及其可信度(似然)L(uk)，并輸出。
隨后，以類似方式獲得第m2＋1到第N譯碼數(shù)據(jù)um2＋1到uN，以及似然L(um2＋1)到L(uN)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，存儲反向概率僅需要r×m＋(s－1)(m狀態(tài)數(shù))的存儲量，其中m1＝r，m2＝2r，m3＝3r，...成立。另外，對其調(diào)整，從而以從第N反向概率到第一反向概率的相反方向，計算反向概率，離散存儲獲得的反向概率，并且如果必要的話，計算所需數(shù)目的反向概率，并從某個離散存儲的反向概率開始使用。因此，可以準確計算反向概率βk(m)，從而可以提高MAP譯碼的精度。
(C)Turbo譯碼器圖9為一框圖，說明將根據(jù)本發(fā)明的MAP譯碼器用作turbo譯碼器(見圖4)中的組件譯碼器DEC1、DEC2的情況。進行上述調(diào)整，從而可以利用單一MAP譯碼器執(zhí)行組件譯碼器DEC1、DEC2中的譯碼操作。利用相同的參考字符指示與圖8所示MAP譯碼器的組件相同的組件。
根據(jù)圖7所示的操作順序，MAP控制器50控制MAP譯碼器的各種定時。具有用于存儲接收數(shù)據(jù)ya、yb、yc的RAM 51a到51c，以及用于控制接收數(shù)據(jù)之讀寫的RAM控制器51d的、輸入/輸出交織器51，以輸入該數(shù)據(jù)的次序輸出接收數(shù)據(jù)，并且在適當時候，改變輸出順序以便對接收數(shù)據(jù)進行交織。計算移位概率的移位概率計算部件52，具有第一和第二運算器52a、52b。正如連同圖7、圖8說明的那樣，反向概率計算部件53計算反向概率。存儲反向概率的存儲器54，具有用于離散存儲反向概率的RAM 54a，用于連續(xù)存儲反向概率的RAM 54b，以及用于控制反向概率之讀寫操作的RAM控制器54c。正向概率計算部件55計算正向概率。聯(lián)合概率計算部件56對正向概率和反向概率進行乘法運算，以計算第k項數(shù)據(jù)uk為“1”的概率，以及該數(shù)據(jù)為“0”的概率。似然計算部件57輸出譯碼結(jié)果u以及后驗概率L(u)。
S/P轉(zhuǎn)換器61對接收數(shù)據(jù)進行串并轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，輸入到輸入/輸出交織器51。通過轉(zhuǎn)換獲得的接收數(shù)據(jù)ya、yb、yc，為采用n位量化的軟判決數(shù)據(jù)。外部信息似然計算部件62輸出外部信息似然Le(u)。在MAP譯碼的第一循環(huán)中，外部信息似然計算部件62，使用似然計算部件57輸出的后驗似然L(u)以及MAP譯碼器輸入信號(＝信號ya)，輸出外部信息似然Le(u)。寫控制器63將外部信息似然Le(u)寫到存儲器64中。讀出控制器65通過從存儲器64中讀出外部信息似然Le(u)，以合適方式對外部信息似然Le(u)進行交織和解交織，并輸出其結(jié)果，作為下一MAP譯碼循環(huán)中使用的后驗似然L(u′)。
在MAP譯碼中，從第二循環(huán)開始，turbo譯碼使用[信號ya＋后驗似然L(u′)]作為輸入信號ya。因此，在MAP譯碼的第二循環(huán)中，外部信息似然計算部件62，使用似然計算部件57輸出的后驗似然L(u)以及譯碼器輸入信號[信號ya＋后驗似然L(u′)]，輸出外部信息似然Le(u)。寫控制器63將外部信息似然Le(u)寫到存儲器64中。讀出控制器65通過從存儲器64中讀出外部信息似然Le(u)，以合適方式對外部信息似然Le(u)進行交織和解交織，并輸出其結(jié)果，作為下一MAP譯碼循環(huán)中使用的后驗似然L(u′)。其后，以類似方式輸出外部信息似然L(u′)。通過使用各值的對數(shù)值，建立以下等式L(u)＝Lya＋L(u′)＋Le(u)(8)因此，外部信息似然計算部件62能夠根據(jù)下式獲得外部信息似然Le(u)Le(u)＝L(u)－Lya－L(u′)(9)其中L(u′)＝0在第一次時成立。
當寫控制器63最終輸出譯碼數(shù)據(jù)u時，將該譯碼數(shù)據(jù)寫到存儲器64中；否則，寫控制器63將外部信息似然Le(u)寫到存儲器64中。當讀出控制器65輸出譯碼數(shù)據(jù)u時，讀出控制器65以寫入該數(shù)據(jù)的次序，從存儲器中讀出譯碼數(shù)據(jù)u。當讀出控制器65讀出外部信息似然Le(u)時，讀出控制器65根據(jù)交織控制器66指定的讀出順序，讀出并輸出(交織)該數(shù)據(jù)。存儲器67具有RAM 67a和RAM控制器67b，并存儲經(jīng)過交織的外部信息似然Le(u)作為L(u′)。
圖10用于說明turbo譯碼的順序。正如從圖4中明顯看到的那樣，turbo譯碼重復許多次，以處理使用ya、yb的第一部分譯碼，和使用ya、yc的第二部分譯碼，其中第一部分和第二部分作為一組。
在第一次第一部分的譯碼處理中，使用接收信號Lcya、Lcyb進行譯碼，并輸出所得到的似然L(u1)。接著，根據(jù)式(9)[其中L(u1′)＝0成立]獲得后驗似然Le(u1)，對此似然進行交織并獲得L(u2′)。
在第一次第二部分譯碼處理中，將通過交織接收信號cya獲得的信號以及在第一部分譯碼處理中獲得的后驗似然L(u2′)，視為新的接收信號Lcya′，使用Lcya′和Lcyc進行譯碼，并輸出獲得的似然(u2)。接著，根據(jù)式(9)得到后驗似然Le(u2)，對此似然進行交織以獲得L(u3′)。
在第二次第一部分的譯碼處理中，將接收信號Lcya以及在第二部分譯碼處理中獲得的后驗似然L(u3′)，視為新的接收信號Lcya′，使用Lcya′和Lcyb進行譯碼，并輸出獲得的似然(u3)。接著，根據(jù)上式得到后驗似然Le(u3)，對此似然進行交織并獲得L(u4′)。
在第二次第二部分譯碼處理中，將通過交織接收信號cya獲得的信號以及在第一部分譯碼處理中獲得的后驗似然L(u4′)，視為新的接收信號Lcya′，使用Lcya′和Lcyc進行譯碼，并輸出獲得的似然(u4)。接著，根據(jù)式(9)得到后驗似然Le(u4)，對此似然進行交織以獲得L(u5′)。
隨后，重復上述譯碼處理。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，存儲反向概率僅需要r×m(m狀態(tài)數(shù))的存儲量，其中m1＝r，m2＝2r，...成立。此外，由于一直從k＝N開始計算反向概率，所以可以準確計算反向概率βk(m)，從而可以提高MAP譯碼的精度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，存儲反向概率僅需要r×m＋(s－1)(m狀態(tài)數(shù))的存儲量，其中m1＝r，m2＝2r，...成立。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，對其調(diào)整，從而以從第N反向概率到第一反向概率的相反方向，計算反向概率，離散存儲獲得的反向概率，并且如果必要的話，計算所需數(shù)目的反向概率，并從某個離散存儲的反向概率開始使用。因此，可以準確計算反向概率βk(m)，從而可以提高MAP譯碼的精度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在必要時，通過從k＝N開始計算反向概率，無需獲得所需數(shù)目的反向概率。因此可以提高操作速度。另外，無需使用兩條運算線路計算反向概率βk(m)，也能獲得規(guī)定的操作速度。而且僅需計算一次反向概率βk(m)，從而在降低功耗方面具有優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.一種MAP譯碼方法，用于接收并譯碼通過對長度為N的信息編碼后得到的編碼數(shù)據(jù)，其特征在于包括以從編碼數(shù)據(jù)結(jié)尾開始的次序，在時間上從后到前執(zhí)行作為重復操作的反向重復操作，并且在執(zhí)行此操作時，保存與第一到第m1項編碼數(shù)據(jù)相對應(yīng)的反向重復操作的第一到第m1結(jié)果；以從第一到第m1項編碼數(shù)據(jù)的次序，在時間上從前到后執(zhí)行作為重復操作的正向重復操作，并且在執(zhí)行此操作時，輸出作為譯碼結(jié)果的第一到第m1操作結(jié)果；再次以從編碼數(shù)據(jù)結(jié)尾開始的次序，執(zhí)行反向重復操作，并且在此操作時，保存反向重復操作的第(m1＋1)到第m2結(jié)果；以從第(m1＋1)到第m2項編碼數(shù)據(jù)的次序，執(zhí)行正向重復操作，并且在執(zhí)行此操作時，輸出作為譯碼結(jié)果的第(m1＋1)到第m2操作結(jié)果；以及隨后以類似方式，輸出直到第N結(jié)果的所有譯碼結(jié)果。
2.一種MAP譯碼方法，該方法通過使用對長度為N的信息編碼后得到的編碼數(shù)據(jù)的第一到第k項，計算第k正向概率，通過使用第N到第k項編碼數(shù)據(jù)獲得第k反向概率，并且通過使用上述概率輸出第k譯碼結(jié)果，其特征在于包括以從第N反向概率到第一反向概率的相反方向，計算反向概率，并保存第m1反向概率到第一反向概率；計算第一正向概率，通過使用第一正向概率以及所保存的第一反向概率，獲得第一譯碼結(jié)果，同樣，獲得第二到第m1譯碼結(jié)果；隨后，以從第N反向概率到第(m1＋1)反向概率的相反方向，計算反向概率，并保存第m2反向概率到第(m1＋1)反向概率；計算第(m1＋1)正向概率，通過使用第(m1＋1)正向概率以及所保存的第(m1＋1)反向概率，獲得第(m1＋1)譯碼結(jié)果，同樣，獲得第(m1＋2)到第m2譯碼結(jié)果；以及隨后獲得第(m2＋1)到第N譯碼結(jié)果。
3.一種MAP譯碼方法，用于接收并譯碼通過對長度為N的信息編碼后得到的編碼數(shù)據(jù)，其特征在于包括以從編碼數(shù)據(jù)結(jié)尾開始的次序，在時間上從后到前執(zhí)行作為重復操作的反向重復操作，并且在執(zhí)行此操作時，保存與第一到第m1、m2、m3...項編碼數(shù)據(jù)相對應(yīng)的反向重復操作的第一到第m1、m2、m3...結(jié)果；以從第一到第m1項編碼數(shù)據(jù)的次序，在時間上從前到后執(zhí)行作為重復操作的正向重復操作，并且在執(zhí)行此操作時，輸出作為譯碼結(jié)果的第一到第m1操作結(jié)果；隨后，在利用反向重復操作的所述m2結(jié)果執(zhí)行第m2到第(m1＋1)反向重復操作時，保存結(jié)果；以從第(m1＋1)到第m2項數(shù)據(jù)的次序，執(zhí)行正向重復操作，并且在執(zhí)行此操作時，輸出作為譯碼結(jié)果的第(m1＋1)到第m2操作結(jié)果；以及隨后以類似方式，輸出直到第N結(jié)果的所有譯碼結(jié)果。
4.一種MAP譯碼方法，該方法通過使用對長度為N的信息編碼后得到的編碼數(shù)據(jù)的第一到第k項，計算第k正向概率，通過使用第N到第k項編碼數(shù)據(jù)獲得第k反向概率，并且通過使用上述概率輸出第k譯碼結(jié)果，其特征在于包括以從第N反向概率到第一反向概率的相反方向，計算反向概率，離散保存第ms反向概率，第m(s－1)反向概率，...，第m2反向概率，并且連續(xù)保存第m1反向概率到第一反向概率；計算第一正向概率，通過使用第一正向概率以及所保存的第一反向概率，獲得第一譯碼結(jié)果，同樣，獲得第二到第m1譯碼結(jié)果；隨后，計算并保存從所保存的第m2反向概率開始直到第(m1＋1)反向概率的反向概率；計算第(m1＋1)正向概率，通過使用第(m1＋1)正向概率以及所保存的第(m1＋1)反向概率，獲得第(m1＋1)譯碼結(jié)果，同樣，獲得第(m1＋2)到第m2譯碼結(jié)果；以及隨后獲得第(m2＋1)到第N譯碼結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的MAP譯碼方法，其特征在于，連續(xù)保存的反向概率數(shù)約為N1/2。
6.一種譯碼器，通過使用對長度為N的信息編碼后得到的編碼數(shù)據(jù)的第一到第k項，計算第k正向概率，通過使用第N到第k項編碼數(shù)據(jù)獲得第k反向概率，并且通過使用上述概率輸出第k譯碼結(jié)果，其特征在于包括一個用于計算反向概率的反向概率計算部件；一個用于保存已經(jīng)計算的反向概率的反向概率保存部件；一個用于計算正向概率的正向概率計算部件；一個譯碼結(jié)果計算部件，用于使用第k正向概率和所保存的第k反向概率獲得第k譯碼結(jié)果；以及一個控制器，用于控制所述反向概率計算部件、所述正向概率計算部件以及所述譯碼結(jié)果計算部件的操作定時；其中(1)所述反向概率計算部件，以從第N反向概率到第一反向概率的相反方向，計算反向概率，并在所述反向概率保存部件中，保存第m1反向概率到第一反向概率；所述正向概率計算部件計算第一正向概率到第m1正向概率；并且所述譯碼結(jié)果計算部件通過使用已經(jīng)計算的第k(k＝1到m1)正向概率以及所保存的第k反向概率，計算第k譯碼結(jié)果；(2)隨后，所述反向概率計算部件，以從第N反向概率到第(m1＋1)反向概率的相反方向，計算反向概率，并在所述反向概率保存部件中，保存第m2反向概率到第(m1＋1)反向概率；所述正向概率計算部件，計算第(m1＋1)正向概率到第m2正向概率；并且所述譯碼結(jié)果計算部件，通過使用已經(jīng)計算的第k(k＝m1＋1到m2)正向概率以及所保存的第k反向概率，計算第k譯碼結(jié)果；以及(3)隨后，同樣獲得第(m2＋1)到第N譯碼結(jié)果。
7.一種譯碼器，通過使用對長度為N的信息編碼后得到的編碼數(shù)據(jù)的第一到第k項，計算第k正向概率，通過使用第N到第k項編碼數(shù)據(jù)獲得第k反向概率，并且通過使用上述概率輸出第k譯碼結(jié)果，其特征在于包括一個用于計算反向概率的反向概率計算部件；一個用于保存已經(jīng)計算的反向概率的反向概率保存部件；一個用于計算正向概率的正向概率計算部件；一個譯碼結(jié)果計算部件，用于使用第k正向概率和所保存的第k反向概率獲得第k譯碼結(jié)果；以及一個控制器，用于控制所述反向概率計算部件、所述正向概率計算部件以及所述譯碼結(jié)果計算部件的操作定時；其中(1)所述反向概率計算部件，以從第N反向概率到第一反向概率的相反方向，計算反向概率，在所述反向概率保存部件中，離散保存第ms反向概率，第m(s－1)反向概率，...，第m2反向概率，并且連續(xù)保存第m1反向概率到第一反向概率；所述正向概率計算部件，計算第一正向概率到第m1正向概率；以及所述譯碼結(jié)果計算部件，通過使用已經(jīng)計算的第k(k＝1到m1)正向概率以及所保存的第k反向概率，計算第k譯碼結(jié)果；(2)隨后，所述反向概率計算部件，計算并在所述反向概率保存部件中保存，從所保存的第m2反向概率開始直到第(m1＋1)反向概率的反向概率；所述正向概率計算部件，計算第(m1＋1)正向概率到第m2正向概率；以及所述譯碼結(jié)果計算部件，通過使用已經(jīng)計算的第k(k＝m1＋1到m2)正向概率以及所保存的第k反向概率，計算第k譯碼結(jié)果；以及(3)隨后，同樣獲得第(m2＋1)到第N譯碼結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的譯碼器，其特征在于，連續(xù)保存的反向概率數(shù)約為N1/2。
全文摘要
在MAP譯碼方法中,(1)以從第N反向概率到第一反向概率的相反方向,計算反向概率,離散保存第m
文檔編號H04L1/00GK1336038SQ99816355
公開日2002年2月13日 申請日期1999年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月1日
發(fā)明者大渕一央, 矢野哲也, 川端和生 申請人:富士通株式會社