一种维特比译码器路径度量归一化的方法和装置制造方法及图纸

一种维特比译码器路径度量归一化的方法，其特征在于包括以下步骤：　　　　（ａ）读入分支度量和前一时刻状态度量；　　　　（ｂ）预判分支度量与前一时刻状态度量相加是否会产生溢出，如果不会产生溢出，进入步骤（ｃ），否则跳至步骤（ｄ）；　　　　（ｃ）把分支度量同相应的前一时刻状态度量相加，得到路径度量，跳至步骤（ｅ）；　　　　（ｄ）把分支度量用１扩展位数后，同相应的前一时刻状态度量相加，再加１，不计溢出，得到路径度量；　　　　（ｅ）进入路径度量比较。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字通信和数据存储系统，特别是涉及数字通信和数据存储系统中维特比译码器路径度量归一化的方法和装置。
技术介绍
由于噪声、干扰等原因，信息在传输/存储过程中不可避免地会出现差错。信道编码是一种纠错手段，它利用在信息中加入某种冗余来达到纠正上述错误的目的。卷积码作为纠错码的一种被广泛应用于现代数字通信和数据存储系统中。维特比算法是基于最大似然原理的一种译码方法，具有纠错性能好和译码效率高的特点，是迄今最常用的卷积码译码算法。维特比译码分三步来完成第一步，计算各个分支度量。分支度量的定义为接收码符与可能码符之间的欧几里得距离或汉明距离；第二步，把各个状态中的各分支度量同各自相应的前一时刻状态度量相加得到各路径度量。然后在每个状态中，选出并保留具有最小路径度量的路径作为幸存路径，同时保留最小路径度量作为当前时刻的状态度量，丢弃其余。这一步通常称为加-比-选运算。重复第一、第二步直至最后一个接收码符；第三步是回溯，在所有幸存路径中选出具有最小状态度量的路径作为回溯路径，顺此推回，得出译码。从上述第二步的加-比-选运算中可以看出，由于路径度量和状态度量是分支度量不断累加的结果，它们的数值随着译码的进行变得越来越大，若不作适当处理，最后将产生溢出，导致译码错误。因此这是维特比译码器设计中的一个重要问题。解决上述问题的方法通常有以下两种第一种是在加-比-选运算中，对计算得到的状态度量作如下的归一化处理状态度量＝状态度量(未归一化)-所有状态度量(未归一化)中的最小值，这样使状态度量和路径度量限制在一定数值范围内，避免溢出。图1是采用这一方法的“加-比-选”运算装置。加法器101把来自状态i和j的分支度量BMi(t)和BMj(t)，同状态i和j的前一时刻状态度量PMi(t-1)和PMj(t-1)分别相加，得到路径度量。比较器102在对路径度量进行比较后，把具有最小路径度量的路径作为幸存路径，送往幸存路径存储器中保留，并指示选择器103选出最小路径度量作为当前时刻状态i的状态度量(未归一化)。最小度量检测器105在所有当前时刻的状态度量(未归一化)中找出最小值，送至减法器104中与状态i的状态度量(未归一化)相减，得到当前时刻状态i的状态度量PMi(t)，并送往状态度量存储器中储存。可以看到，减法器104和最小度量检测器105是为状态度量归一化而增加的，这种方法因此存在两个缺点一是每一个状态都需要有一个减法器104，在状态数目多的情况下，资源开销过大。二是最小度量的检测十分费时，会降低译码速度，在状态数目多的情况下，这一影响更加突出。第二种方法采用2的补码表示路径度量和状态度量，并在加-比-选中采用模算术作运算，在满足路径度量和状态度量的字长足以容纳各路径度量之差的最大值的两倍的条件下，溢出问题自行得到解决。文献“An Alternative to Metric Rescaling in ViterbiDecoders”，A.P.Hekstra，IEEE Trans.on Communications，37(11)1220-1222，1989年11月对这一方法有详细说明。图2是采用这一方法的加-比-选运算装置。2的补码加法器201把来自状态i和j的分支度量BMi(t)和BMj(t)(2的补码)，同状态i和j的前一时刻状态度量PMi(t-1)和PMj(t-1)(2的补码)分别相加，不计溢出，得到路径度量(2的补码)。比较器202在对路径度量(2的补码)进行比较后，把具有最小路径度量的路径作为幸存路径，送往幸存路径存储器中保留，并指示选择器203选出最小路径度量作为当前时刻状态i的状态度量(2的补码)，送往状态度量存储器中储存。这一方法的代价是路径度量和状态度量的字长要比第一种方法多出一位，这样一来，不但加-比-选运算装置消耗较多的资源，而且还要增大状态度量存储器的容量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种资源开销少、运算速度快的维特比译码器路径度量归一化方法。本专利技术另一个目的是提出一种实现上述方法的加-比-选运算装置。本专利技术的维特比译码器路径度量归一化方法按以下技术方案进行在加-比-选运算开始计算路径度量之前，首先对各个状态中的个分支度量和各自相应的前一时刻状态度量相加是否会产生溢出加以预判。如果不会产生溢出，则把各分支度量同各自相应的前一时刻状态度量相加，得到各路径度量。如果会产生溢出，则把各分支度量用1扩展位数后，同各自相应的前一时刻状态度量相加，再加1，不计其中的溢出，得到各路径度量。然后，在每个状态中选出具有最小路径度量的路径作为幸存路径并保留，同时选出最小路径度量作为当前时刻的状态度量并保留，丢弃其余。其中，分支度量用1扩展位数的具体做法为如果前一时刻状态度量为(pN-1pN-2…p0)2，分支度量为(bM-1bM-2…b0)2，M＜N，则分支度量经过扩展后其位数增加至N位，成为(11…1bM-1bM-2…b0)2，其中1为(N-M)个。本专利技术的加-比-选运算装置由溢出预判器、加法器、比较器和选择器组成。溢出预判器根据分支度量和相应的前一时刻状态度量的数值特征，对各个状态中的各分支度量和各自相应的前一时刻状态度量相加是否会产生溢出作出预判，如果不会产生溢出，则预判结果为0，反之，如果会产生溢出，则预判结果为1，预判结果送至加法器的进位输入。加法器先对分支度量用进位扩展位数，然后根据等式路径度量＝分支度量位数扩展后+相应的前一时刻状态度量+进位，不计溢出，计算出各路径度量，并送至比较器作比较。比较器通过对路径度量的比较，把具有最小路径度量的路径作为幸存路径，送往幸存路径存储器中保留，并指示选择器选出最小路径度量作为当前时刻的状态度量，送往状态度量存储器中储存。其中，加法器用进位扩展分支度量位数的具体做法为如果前一时刻状态度量为(pN-1pN-2…p0)2，分支度量为(bM-1bM-2…b0)2，M＜N，进位为(c)2，则分支度量经过扩展后其位数增加至N位，成为(cc…cbM-1bM-2…b0)2，其中c为(N-M)个。本加法器与普通2的补码加法器区别在于本加法器运算数的位数扩展采用的是进位扩展方法，而普通2的补码加法器采用的是符号位扩展方法。由于本专利技术需增加的仅为一个简单的溢出预判，因此在占用资源方面优于前述的通常方法。此外，溢出预判的运算时间只为几级基本逻辑运算(即，与运算和或运算)的时间，因此在速度方面也优于前述方法。本专利技术可应用于，但不限于，数字通信和数据存储系统中的维特比译码器中，对要求硬件面积小、译码速度高的超大规模集成电路维特比译码器尤为适合。附图说明图1是采用减去最小状态度量方法的加-比-选运算装置；图2是采用模算术方法的加-比-选运算装置；图3是本专利技术的方法流程； 图4是本专利技术的加-比-选运算装置。具体实施例方式图3是本专利技术的方法流程图步骤301读入分支度量和前一时刻状态度量。步骤302预判分支度量与前一时刻状态度量相加是否会产生溢出。如果不会产生溢出，则由步骤303计算路径度量，反之，如果会产生溢出，则由步骤304计算路径度量，其中，分支度量用1扩展位数的具体做法为如果前一时刻状态度量为(pN-1pN-2…p0)2，分支度量为(bM-1bM-2…b0)2，M＜N，则分支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种维特比译码器路径度量归一化的方法，其特征在于包括以下 步骤： (a)读入分支度量和前一时刻状态度量； (b)预判分支度量与前一时刻状态度量相加是否会产生溢出，如果不会产生溢出，进 入步骤(c)，否则跳至步骤(d)； (c)把分支度量同相应的前一时刻状态度量相加，得到路径度量，跳至步骤(e)： (d)把分支度量用1扩展位数后，同相应的前一时刻状态度量相加，再加1，不计溢出 ，得到路径度量； (e)进入路径度量比较。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江渊，
申请(专利权)人：宁波安泰集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：