一种改进维特比译码性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种改进维特比译码性能的方法，译码器在状态度量值计算中，根据发送的信息序列中的已知或期望接收的信息比特值，将一些原本不可能到达的状态值设置为最大值，以确保在回溯表生成计算中从这些状态出发的路径不会成为幸存路径。本发明专利技术有效利用传输的比特中接收端已知的或希望接收的信息比特值，在状态度量的计算过程中利用这些信息，提高相邻的未知比特的状态度量计算准确度，从而在译码的回溯计算中提高未知比特译码的准确性。本发明专利技术不仅有效的降低了译码的误帧率和误码率，而且方法简单易行，合理的利用了信息序列中的已知或期望接收的比特值。同时本发明专利技术提供的方法实用性强，适用的方法也广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信领域，特别涉及。
技术介绍
信道编码中的卷积编码具有优良的抗噪声特性，灵活的输入输出比特配置，简单的编译码方法。卷积编码的译码方式也有很多；比如维特比译码方法。也正因为近几十年来软判决输入维特比译码方法的专利技术与发展，所以卷积编码在各种通信系统，广播系统，以及数字媒介存储中得到了广泛的应用。维特比译码是根据接收的软判决比特序列在码的栅格图上找出一条与之积累的欧几里德距离为最小的编码比特序列的一种算法。为此译码器计算从第一个信息比特对应的L个编码比特样值开始(即最左边状态0开始)，到最后一个信息比特对应的L个比特样值(即最右边状态0)结束的一些最可能路径与接收序列距离的度量。1/L为卷积码的编码速率。在每一步的计算过程中，只计算到达2~M个状态的最佳(最小)路径值。Μ为该卷积码的约束长度。到达每一个状态的路径有两个，它们表示的积累距离值分别为各自前一步的状态值加上分支度量值。分支度量值是接收到的软判决比特值和每一路径按信息比特计算出的编码比特值之间的欧几里德距离。在这两条中保留距离值最小的一条路径，称为幸存路径(当有两条路径距离相等时时，可任取其中之一，对最终译码结果影响不大)，保存在路径存储器中。同时状态存储器保存下一状态值。在全部信息比特的计算结束后，根据幸存路径进行回溯运算，恢复发送的信息比特。在根据路径存储器做回溯时，在对应于每个比特每个状态，存储器里存的是到达本状态的路径来源。根据卷积码的结构，在前一比特里只有两个状态可能达到本状态，所以只需要一比特就可以表示了。在回溯的时候，如果某个状态在幸存路径上，根据这个状态的位置可以得知这个比特译码的输出是1还是0。根据这个状态对应位置的路径存储器里存的值可以得到这个幸存路径里的下一个(前一比特)的状态。这样从最后一比特到第一比特回溯，输出的译码比特也是从最后一个比特到第一比特。在维特比的硬件或软件实现中，主要存储器包括:临时缓存，用于保存2~M个当前比特状态值和下个比特状态值。路径存储器，大小是信息比特长度X总状态数X 1比特。为减少路径存储器的大小，和减少译码延时，维特比译码器往往不需要等到全部幸存路径计算完成就可以开始回溯。但是要保证每个比特产生的回溯长度足够长，这个长度通常是约束长度的5倍左右。在维特比的硬件或软件实现中，主要计算引擎是ACS计算引擎(即为，加-比较-选择计算引擎)。在卷积码中，一个比特的译码输出受到在这个比特附近的约束长度以内的其他比特译码的影响。在信道有噪声的情况下，采用维特比译码还是会存在一定的误帧率和误码率。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种可以有效降低译码误码率和误帧率的改进维特比译码性能的方法。技术方案:本专利技术提供了，译码器在回溯表计算中，利用发送的信息序列中的已知或期望接收的比特，将已知或期望接收的比特不可能到达的状态的度量值设置为译码器有限的比特位数所能表达的最大值。进一步，包括以下步骤:步骤1:在译码器中设置已知/期望比特信息表；其中已知/期望比特信息表中用于存储编码器发出的信息序列中存在的已知的或者期望的比特的序号和比特值；步骤2:在回溯表的生成计算中，ACS计算引擎从已知/期望比特信息表中读取相应的已知/期望比特的相关信息；如果ACS计算引擎当前处理的比特序号与读取出的已知/期望比特序号一致，则对于根据已知/期望比特值可以到达的状态，ACS计算引擎根据接收到的软判决比特值计算的结果设置状态度量值和幸存路径的选择；对于根据已知/期望比特值不能到达的状态，ACS计算引擎根据表中的信息比特值直接将其状态度量值设置为最大；如果ACS计算引擎处理的比特序号与读取出的已知/期望比特序号不一致，则所有的状态都由ACS计算引擎根据接收到的软判决比特值计算的结果设置；步骤3:在全部回溯表生成结束，或生成的回溯表足够大时，开始回溯计算；如果是接收期望比特的情况，维特比译码之后还需要进行冗余校验，对译码结果进行验证。进一步，包括以下步骤:步骤1:在译码器中设置已知/期望比特信息表；其中已知/期望比特信息表中用于存储编码器发出的信息序列中存在的已知的或者期望接收的比特的序号和比特值；步骤2:在回溯表的生成计算中，对于每一步所有的状态，ACS计算引擎根据接收到的软判决比特值计算的结果设置状态度量值和幸存路径的选择；在计算结束后，计算引擎从已知/期望比特信息表中读取相应的已知/期望比特的相关信息；如果ACS计算引擎当前处理的比特序号与读取出的已知/期望比特序号不一致，则该比特的计算结束，进行下一比特的计算；如果ACS计算引擎当前处理的比特序号与读取出的已知/期望比特序号一致，对于根据已知/期望比特值可以到达的状态，ACS计算引擎根据接收到的软判决比特值计算的结果设置包括状态度量值和幸存路径的选择；对于根据已知/期望比特值不能到达的状态，ACS计算引擎根据表中的信息比特值直接将这些状态值设置为最大。步骤3:在全部回溯表生成结束，或生成的回溯表足够大时，开始回溯计算；如果是接收期望比特的情况，维特比译码之后还需要进行冗余校验，对译码结果进行验证。进一步，所述步骤3中述步骤3中当产生的回溯表的长度为约长度的5倍时，开始进行回溯计算。。工作原理:通常在某些通信系统中，所传输的信息比特在接收端都是未知的。但是在某些特定的场合，所传输的比特在接收端是已知的，由于通信协议问题，这些比特并不能不传。比如，许多通信协议的通信帧头控制字。帧头控制字里面的定义的比特域和含义都是按标准制定的，即使在某些场合下不用不到也不能取消。这些帧控制字提供了收发两端进行通信的重要参数，包含了调制方式、Payload长度等信息。而控制字本身是固定长度的。同时在控制字里还有一定的保留字，为将来的应用预留空间。这些保留字可以设置成固定的比特值，本专利技术可以有效的利用这些保留字。还有某些通信终端在某个时刻只对接收某些包含特定比特字节的帧感兴趣，比如本终端的地址或期望的应答帧等期望比特。本专利技术有效利用了这些信息序列中的已知或期望接收的比特，将已知或期望接收的比特不可能到达的状态的度量值设置为译码器有限的比特位数所能表达的最大值，以此取代根据接收到的软判决比特计算出来的状态值，以消除信道噪声对计算准确性的影响，从而确保幸存路径的选择不会出错。其中，状态的度量值表示到达这个状态的之前路径上的编码比特和相应接收到软判决比特的积累的欧几里德距离。这个值越小表示该路径上的比特序列和接收到的被加了噪声的软判决比特序列相似度越高。如果本专利技术中使用的比特是期望的比特，且期望的比特和发送的比特一致，本专利技术的方法可以有效地提高误码率；如果不一致，维特比译码之后的冗余校验码可以有效地去除译码错误。有益效果:与现有技术相比，本专利技术不仅有效的降低了译码的误帧率和误码率，而且方法简单易行，合理的利用了信息序列中的已知/或期望接收的比特值。同时本专利技术提供的方法实用性强，适用的方法也广，本专利技术适用不同的卷积码，也很容易的扩展到其他维特比的变种算法，比如列表维特比，软输出维特比方法，双向维特比译码等方法。本专利技术也可以扩展到其他卷积码的译码方法，比如序列译码。本专利技术中的译码器可以是通过软件、硬件实现、其它可编程器件或嵌入式平台上实现。【附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进维特比译码性能的方法，其特征在于：译码器在回溯表计算中，利用发送的信息序列中的已知或期望接收的比特，将已知或期望接收的比特不可能到达的状态的度量值设置为译码器有限的比特位数所能表达的最大值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，张涛，
申请(专利权)人：张波，
类型：发明
国别省市：江苏;32