本发明专利技术涉及一种低资源消耗的多参数可配置Viterbi译码器，包括：输入配置单元，用于将译码输入标准化；标准码计算单元，用于计算标准卷积码；分支度量计算单元，用于计算分支度量值；网格运算单元，用于重构网格图和计算幸存路径；状态度量存储比较单元、幸存路径存储单元和回溯单元，用于根据幸存路径和网格图重建译码序列。本发明专利技术针对标准码计算单元提出一种递归复用的方法：枚举四组状态码作为标准码元，计算标准码元的标准卷积码，然后依次翻转标准码元的高五位和最低位，将标准码元的标准卷积码与翻转位进行迭代运算，经过六次迭代运算后得到所有状态码的标准卷积码；该方法通过复用标准码元进行计算，降低了资源消耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信的信道解码技术，特别涉及一种低资源消耗的多参数可配置Viterbi译码器。
技术介绍
在无线通信的信道解码技术中，概率译码是作为接收端对编码序列进行分析的一种最佳方式。在概率译码中，Viterbi译码算法是对卷积码在加性高斯白噪声信道下的最佳概率译码算法。自Viterbi译码算法提出以来，已经被广泛应用于信道纠错系统中，如移动通信、卫星通信、数字电视、高速硬盘等。对于不同的通信标准，卷积码的约束长度、码率、约束多项式均不同，对应的Viterbi译码算法参数也不同。表1列出了部分使用Viterbi算法作为译码算法的通信标准及其相关参数。表1多种无线通信标准下的卷积码参数在对多模通信要求越来越高的移动通信系统中，专利技术一种可针对多种约束条件下卷积码进行分析的译码器就显得尤为重要。在现有的相关工作中，已有可以支持可变码率、可变约束长度的可配置Viterbi译码器。这一类研究主要集中在可配置、高吞吐率以及动态可配置方面，表2列出了一些相关研究人员和其发表的论文中可配置Viterbi译码器的参数和资源消耗情况。例如，Cacallaro J.R.等人(Cavallaro J.R.,Vaya M..\Viturbo:a reconfigurable architecture for Viterbi and turbo decoding.\IEEE International Conference on Acoustics IEEE,2003:II-497-500vol.2.)提出了一种支持1/2、1/3可变码率和3-9可变约束长度的Viterbi译码器，实现吞吐率为60.6Mbps；Campos J.M.(Campos J.M.,Cumplido R..\A Runtime Reconfigurable Architecture for Viterbi Decoding.\International Conference on Electrical and Electronics Engineering,2006:1-4.)、Swaminathan S.(Swaminathan S,et al.\A dynamically reconfigurable adaptive viterbi decoder.\ACM/SIGDA international symposium on field programmable gate arrays,2002:227-236.)等人均实现了Viterbi译码器的动态可配置；Batcha M.F.N.等人(Batcha M.F.N.,Sha'Ameri A.Z..\Configurable adaptive Viterbi decoder for GPRS,EDGE and Wimax.\IEEE International Conference on Telecommunications and Malaysia International Conference on Communications,2007:237-241.)实现了吞吐率高达150Mbps的可配置Viterbi译码器。以上提到的可配置Viterbi译码器，在可配置、高吞吐率和动态可配置等方面有较好的阐述，但并未在资源消耗的优化上进行深入的研究。表2相关工作中可配置Viterbi译码器的参数和资源消耗
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：约束长度由小变大时，Viterbi译码器的电路复杂度呈指数上升；为了实现多参数可配置，采用可自适应多种约束长度的状态码和网格图是最佳的解决方案；为了实现高吞吐率，采用全并行的结构可以大大的减少路径延时，提高译码速率；但是这两种方法带来的问题是：当以多参数可配置作为最终目标时，可配置部分逻辑单元的数量和面积难以控制，而需要采用部分流水线结构以减小电路的面积，导致吞吐率较低；当以高吞吐率为最终目标时，全并行的结构将会大大增加电路的面积，需要牺牲一部分参数的配置为代价，保证电路面积不至于过大。(二)技术方案为解决上述问题，本专利技术提供了一种低资源消耗的多参数可配置Viterbi译码器，包括输入配置单元(1)、标准码计算单元(2)、分支度量计算单元(3)、网格运算单元(4)、状态度量存储比较单元(5)、幸存路径存储单元(6)和回溯单元(7)。所述低资源消耗的多参数可配置Viterbi译码器以较少的资源消耗实现灵活的配置，支持3-9可变约束长度，可变码率(1/2、1/3、1/4)和可变约束多项式，具有良好的吞吐率，对GSM、CDMA、CDMA2000、DAB等多种通信标准都具有良好的兼容性。所述输入配置单元(1)用于将可变约束多项式和待译码数据标准化，并产生控制网格运算单元(4)的控制信号。所述标准码计算单元(2)用于生成状态码，并计算对应于状态码的标准卷积码。所述分支度量计算单元(3)包含多个对应于状态码的度量计算单元，用于计算对应于状态码的分支度量值。所述网格运算单元(4)用于重构网格图，包含多个可配置蝶形运算单元，用于计算对应于状态码的状态度量值和幸存路径。所述状态度量存储比较单元(5)用于存储状态度量值，并将所有状态度量值进行逐级比较，计算回溯索引值。所述幸存路径存储单元(6)用于存储网格运算单元(4)输出的幸存路径。所述回溯单元(7)根据回溯索引值和幸存路径寻找译码比特信息，得到最终的译码序列。所述低资源消耗的多参数可配置Viterbi译码器，针对所述标准码计算单元(2)提出了一种递归复用的方法：采用位宽为八的四组状态码作为标准码元，计算标准码元的标准卷积码；依次翻转标准码元的高五位和最低位，生成约束长度为9的所有状态码；针对第一次翻转，将标准码元的标准卷积码与当前翻转位进行第一次迭代运算，得到对应于当前状态码的标准卷积码；在第一次翻转之后的每一次翻转，仅需将上一次翻转得到的标准卷积码与当前翻转位进行迭代运算，即可得到对应于当前状态码的标准卷积码。所述网格运算单元(4)可根据可变约束长度的变化重构网格图。网格运算单元(4)采用标准码计算单元(2)生成的约束长度为9的所有状态码为节点，构建基准网格图。当约束长度变化为k(3≤k≤8)时，将基准网格图中节点的高k-1位作为新的节点，将基准网格图中节点的MSB-(k-1)作为新的转换路径，重构约束长度为k的网格图。如上所述的低资源消耗的多参数可配置Viterbi译码器，其译码步骤为：输入配置单元(1)对待译码数据和可变约束多项式进行标准化处理，生成标准化码字信息和标准化多项式；标准码计算单元(2)生成状态码，并采用递归复用的方法计算对应于状态码的标准卷积码；分支度量计算单元(3)计算标准化码字信息和标准卷积码之间的汉明距离，输出对应于状态码的分支度量值；网格运算单元(4)采用状态码作为节点重构网格图，将分支度量值进行迭代运算，得到状态码的状态度量值，并将对应于状态码的原状态码的MSB作为幸存路径输出到幸存路径存储单元(6)；状态度量存储比较单元(5)存储并比较所有状态码的状态度量值，将最小状态度量值对应的状态码作为回溯索引值输出；回溯单元(7)根据回溯索引值和幸存路径寻找译本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术涉及一种低资源消耗的多参数可配置Viterbi译码器，包括输入配置单元(1)、标准码计算单元(2)、分支度量计算单元(3)、网格运算单元(4)、状态度量存储比较单元(5)、幸存路径存储单元(6)和回溯单元(7)；所述输入配置单元(1)用于将可变约束多项式、待译码数据标准化和产生控制网格运算单元(4)的控制信号；所述标准码计算单元(2)用于生成状态码和计算对应于状态码的标准卷积码；所述分支度量计算单元(3)包含多个对应于状态码的度量计算单元，用于计算对应于状态码的分支度量值；所述网格运算单元(4)包含多个可配置蝶形运算单元，用于重构网格图和计算对应于状态码的状态度量值与幸存路径；所述状态度量存储比较单元(5)用于存储状态度量值和计算回溯索引值；所述幸存路径存储单元(6)用于存储网格运算单元(4)输出的幸存路径；所述回溯单元(7)根据回溯索引值和幸存路径寻找译码比特信息，得到最终的译码序列。
【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种低资源消耗的多参数可配置Viterbi译码器，包括输入配置单元(1)、标准码计算单元(2)、分支度量计算单元(3)、网格运算单元(4)、状态度量存储比较单元(5)、幸存路径存储单元(6)和回溯单元(7)；所述输入配置单元(1)用于将可变约束多项式、待译码数据标准化和产生控制网格运算单元(4)的控制信号；所述标准码计算单元(2)用于生成状态码和计算对应于状态码的标准卷积码；所述分支度量计算单元(3)包含多个对应于状态码的度量计算单元，用于计算对应于状态码的分支度量值；所述网格运算单元(4)包含多个可配置蝶形运算单元，用于重构网格图和计算对应于状态码的状态度量值与幸存路径；所述状态度量存储比较单元(5)用于存储状态度量值和计算回溯索引值；所述幸存路径存储单元(6)用于存储网格运算单元(4)输出的幸存路径；所述回溯单元(7)根据回溯索引值和幸存路径寻找译码比特信息，得到最终的译码序列。2.根据权利要求书1所述的低资源消耗的多参数可配置Viterbi译码器，针对所述标准码计算单元(2)提出了一种递归复用的方法，其特征在于：采用位宽为八的四组状态码作为标准码元，计算标准码元的标准卷积码；依次翻转标准码元的高五位和最低位，生成约束长度为9的所有状态码；针对第一次翻转，将标准码元的标准卷积码与当前翻转位进行第一次迭代运算，得到对应于当前状态码的标准卷积码；在第一次翻转之后的每一次翻转，仅需将上一次翻转得到的标准卷积码与当前翻转位进行迭代运算，即可得到对应于当前状态码的标准卷积码。3.根据权利要求书1所述的低资源消耗的多...
【专利技术属性】
技术研发人员：虞致国，谢益祺，石乔林，顾晓峰，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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