一种适用于MFSK的M维度量软判决维特比译码方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于MFSK的M维度量软判决维特比译码方法，属于无线通信技术领域。本发明专利技术将频点的能量作为分支度量值，在比运算过程保留输入的能量度量值之和最大的链路，选取过程中选取所有状态下更新的能量度量值之和最大的链路。该方法中送入维特比译码器的信息不比经过降维的处理，没有信息的损失；软解调的信息直接送入加运算单元，无需进行复杂的降维处理和计算分支度量值的步骤，简化了系统结构，加快了译码速度。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于MFSK的M维度量软判决维特比译码方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种适用于MFSK的M维度量软判决维特比译码方法。
技术介绍
与卷积编码技术相对应的所有译码算法中，Viterbi译码算法是在多数信道下的最优译码算法，其充分利用了码字之间的相关性，提高了编码码字的纠错能力。卷积编码是由连续输入的信息序列得到连续输出的编码序列，而译码过程则是在译码网格图上寻找一条与发送序列最接近的路径的过程。维特比译码可以应用于多进制频移键控(Multi-FrequencyShiftKeying，MFSK，其中M＝2N，N＝1,2,3,4......)通信系统，该系统在发送端编码上通常使用卷积编码，调制使用MFSK调制；对应的接收端解调使用匹配滤波解调，译码使用维特比译码。授权公告号为CN100471189C的中国专利技术专利“一种4FSK软解调方法”中公开了一种4FSK软解调方法，该方法的工作原理(流程)如图1所示：其通信系统包括发送端和接收端，具体工作流程如下：发送端A步骤A-1.卷积编码生成(码率Rc＝1/2)：将信号送入编码器进行编码；步骤A-2.4FSK调制：将步骤A-1产生的信号送入4FSK调制模块进行调制。接收端B步骤B-1.4FSK软解调：将接收到的信号经过匹配滤波得到四个调制频点的能量值。因为4FSK解调的输出是下列四种码元之一：00、01、10和11，故设：00对应的调制频率为f1，且f1频点的能量为an；01对应的调制频率为f2，且f2频点的能量为bn；10对应的调制频率为f3，且f3频点的能量为cn；11对应的调制频率为f4，且f4频点的能量为dn，其中n是时间序列编号；步骤B-2.调制信号高低比特分开：第一个比特为‘0’：00对应的能量，即an01对应的能量，即bn第一个比特为‘1’：10对应的能量，即cn11对应的能量，即dn第二个比特为‘0’：00对应的能量，即an10对应的能量，即cn第二个比特为‘1’：01对应的能量，即bn11对应的能量，即dn令a′n＝an+bn，b′n＝cn+dn，c′n＝an+cn，d′n＝bn+dn。步骤B-3.计算4FSK软解调的高低位输出值：计算：作为4FSK软解调的高位输出值，作为4FSK软解调的低位输出值；或，计算：xn＝(b′n-a′n)/max(a′n,b′n)作为4FSK软解调的高位输出值，yn＝(d′n-c′n)/max(c′n,d′n)作为4FSK软解调的低位输出值；步骤B-4.多进制量化转换：将步骤B-3所得的4FSK软解调的高、低位输出值xn和yn进行转换，通过量化编码转换为多进制的量化整数x′n和y′n，即得到4FSK软解调的多进制量化输出值；步骤B-5.计算分支度量值：也就是计算步骤B-4得到的量化输出值与步骤A-1中所有可能的输出值所对应的量化信号之差。假如量化的比特数为14，当卷积编码输出为1，则对应量化为11111111111111，转换成十进制为16383；若输出为0，则对应量化为00000000000000，转换成十进制为0；由于编码输出有四种可能，则每一对量化输入信号对应的分支度量值也有四个：BMn(1)＝x′n+y′nBMn(2)＝x′n+(16383-y′n)BMn(3)＝(16383-x′n)+y′nBMn(4)＝(16383-x′n)+(16383-y′n)步骤B-6.加运算过程：将当前时刻每个状态的度量值之和(初始值为0)与该状态输出所对应的分支度量值(步骤B-5得到的数据)相加得到下一个时刻每个状态的度量值之和；步骤B-7.比运算过程：比较进入同一状态的所有链路的度量值之和，保留最小值链路；然后将此时各状态保留链路对应的输出作为译码码字并组成序列送入回溯单元，将保留的状态的度量值之和送入选取单元，同时也送入加运算单元，为下一时刻的加运算做准备；步骤B-8.选取过程：选取步骤B-7送入的保留的状态的度量值之和最小的链路，得到此链路对应的状态编号，然后送入回溯单元；步骤B-9.回溯过程：对步骤B-7和B-8送入回溯单元的信号进行缓存，当达到译码深度后，根据步骤B-8选取得到的状态编号选取对应的链路并回溯译码深度长的时刻寻找所对应的译码码字作为输出结果。上述方法将四维的频点数据转换成二维的数据结构以适应当前工程上维特比译码对输入数据维度的要求，或者说是适应维特比译码中的求分支度量值的方法，但从信息论的角度看，降维则必然会造成信息的损失。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
存在的缺陷，提出了一种适用于MFSK的M维度量软判决维特比译码方法。该方法将M维的频点数据信息直接送入译码部分且把能量信息直接当做分支度量值，避免了维特比译码复杂的降维处理和求分支度量值(欧氏距离)的步骤，且不会产生信息的损失，本专利技术方法简化了系统结构，加快了译码速度。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种适用于MFSK的M维度量软判决维特比译码方法，包括以下步骤：步骤1：MFSK软解调：将接收端接收到的信号经匹配滤波得到M个频点的能量值；MFSK解调的输出是下列M种码元之一：故设：对应的调制频率为f1，且f1频点的能量为对应的调制频率为f2，且f2频点的能量为对应的调制频率为f3，且f3频点的能量为……；对应的调制频率为fM，且fM频点的能量值为其中n是时间序列编号；步骤2.加运算过程：将当前时刻每个状态的度量值之和(初始值为0)与该状态输出所对应的能量值(步骤1得到的数据)相加得到下一个时刻每个状态的度量值之和；步骤3.比运算过程：比较进入同一状态的所有链路的度量值之和，保留最大值链路；然后将此时各状态保留链路对应的输出作为译码码字并组成序列送入回溯单元，将保留的状态的度量值之和送入选取单元，同时也送入加运算单元，为下一时刻的加运算做准备；步骤4.选取过程：选取步骤3送入的保留的状态的度量值之和最大的链路，得到此链路对应的状态编号，然后送入回溯单元；步骤5.回溯过程：对步骤3和4送入回溯单元的信号进行缓存，当达到译码深度后，根据步骤4选取得到的状态编号选取对应的链路并回溯译码深度长的时刻寻找所对应的译码码字作为输出结果。本专利技术还提供了一种适用于MFSK的M维度量软判决维特比译码方法，包括以下步骤：步骤1：MFSK软解调：将接收端接收到的信号经匹配滤波得到M个频点的能量值；MFSK解调的输出是下列M种码元之一：故设：对应的调制频率为f1，且f1频点的能量为对应的调制频率为f2，且f2频点的能量为对应的调制频率为f3，且f3频点的能量为……；对应的调制频率为fM，且fM频点的能量值为其中n是时间序列编号；步骤2.多进制量化转换：将步骤1所得的MFSK软解调的能量输出值进行转换，通过量化编码转换为多进制的量化整数即得到MFSK软解调的多进制量化输出值；步骤3.加运算过程：将当前时刻每个状态的度量值之和(初始值为0)与该状态输出所对应的量化输出值(步骤2得到的数据)相加得到下一个时刻每个状态的度量值之和；步骤4.比运算过程：比较进入同一状态的所有链路的度量值之和，保留最大值链路；然后将此时各状态保留链路对应的输出作为译码码字并组成序列送入回溯单元，将保留的状态的度量值之和送入选取单元，同时也送入加运算单元，为下一时刻的加运算做准备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于MFSK的M维度量软判决维特比译码方法，包括以下步骤：步骤1：MFSK软解调：将接收端接收到的信号经匹配滤波得到M个频点的能量值；MFSK解调的输出是下列M种码元之一：故设：对应的调制频率为f1，且f1频点的能量为对应的调制频率为f2，且f2频点的能量为对应的调制频率为f3，且f3频点的能量为……；对应的调制频率为fM，且fM频点的能量值为其中n是时间序列编号；步骤2.加运算过程：将当前时刻每个状态的度量值之和与该状态输出所对应的能量值相加得到下一个时刻每个状态的度量值之和；步骤3.比运算过程：比较进入同一状态的所有链路的度量值之和，保留最大值链路；然后将此时各状态保留链路对应的输出作为译码码字并组成序列送入回溯单元，将保留的状态的度量值之和送入选取单元，同时也送入加运算单元，为下一时刻的加运算做准备；步骤4.选取过程：选取步骤3送入的保留的状态的度量值之和最大的链路，得到此链路对应的状态编号，然后送入回溯单元；步骤5.回溯过程：对步骤3和4送入回溯单元的信号进行缓存，当达到译码深度后，译码输出。

【技术特征摘要】
1.一种适用于MFSK的M维度量软判决维特比译码方法，包括以下步骤：步骤1：MFSK软解调：将接收端接收到的信号经匹配滤波得到M个频点的能量值，其中M＝2N，N＝1,2,3,4......；MFSK解调的输出是下列M种码元之一：故设：对应的调制频率为f1，且f1频点的能量为对应的调制频率为f2，且f2频点的能量为对应的调制频率为f3，且f3频点的能量为对应的调制频率为fM，且fM频点的能量值为其中n是时间序列编号；步骤2.加运算过程：将当前时刻每个状态的度量值之和与该状态输出所对应的能量值相加得到下一个时刻每个状态的度量值之和；步骤3.比运算过程：比较进入同一状态的所有链路的度量值之和，保留最大值链路；然后将此时各状态保留链路对应的输出作为译码码字并组成序列送入回溯单元，将保留的状态的度量值之和送入选取单元，同时也送入加运算单元，为下一时刻的加运算做准备；步骤4.选取过程：选取步骤3送入的保留的状态的度量值之和最大的链路，得到此链路对应的状态编号，然后送入回溯单元；步骤5.回溯过程：对步骤3和4送入回溯单元的信号进行缓存，当达到译码深度后，译码输出。2.根据权利要求1所述的适用于MFSK的M维度量软判决维特比译码方法，其特征在于，当M＝4时，所述维特比译码方法包括以下步骤：步骤1.4FSK软解调：将接收端接收到的信号经过匹配滤波得到四个频点的能量值；4FSK解调的输出是下列四种码元之一：00、01、10和11，故设：00对应的调制频率为f1，且f1频点的能量为an；01对应的调制频率为f2，且f2频点的能量为bn；10对应的调制频率为f3，且f3频点的能量为cn；11对应的调制频率为f4，且f4频点的能量值为dn，其中n是时间序列编号；步骤2.加运算过程：将当前时刻每个状态的度量值之和与该状态输出所对应的能量值相加得到下一个时刻每个状态的度量值之和；步骤3.比运算过程：比较进入同一状态的所有链路的度量值之和，保留最大值链路；然后将此时各状态保留链路对应的输出作为译码码字并组成序列送入回溯单元，将保留的状态的度量值之和送入选取单元，同时也送入加运算单元，为下一时刻的加运算做准备；步骤4.选取过程：选取步骤3送入的保留的状态的度量值之和最大的链路，得到此链路对应的状态编号，然后送入回溯单元；步骤5.回溯过程：对步骤3和步骤4送入回溯单元的信号进行缓存，当达到译码深度后，根据步骤4选取得到的状态编号选取对应的链路并回溯译码深度长的时刻寻找所对应的译码码字作为输出结果。3.一种适用于MFSK的M维度量软判决维特比译码方法，包括以下步骤：步骤1：MFSK软解调：将接收端接收到的信号经匹配滤波得到M个频点的能量值，其中M＝2N，N＝1,2,3,4...

【专利技术属性】
技术研发人员：董彬虹，唐鹏，杜洋，赵岩，曹波，董立君，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51