專利名稱：卷積碼Viterbi譯碼器中的級聯(lián)加比選單元及其數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信信道編解碼領(lǐng)域，具體地說，是指一種巻積碼Viterbi譯碼器中的級聯(lián)加比選單元設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
巻積碼，在深空通信等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用。巻積碼的譯碼目前應(yīng)用最廣泛的是Viterbi譯碼算法，目前對于Viterbi譯碼算法的研究主要集中在集成電路的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)上，其中高速譯碼的研究占主要部分，主要包括譯碼器幸存路徑的快速處理與加比選的快速計(jì)算方面，其中對于加比選計(jì)算的研究主要有對于將網(wǎng)格圖合并后的基2n運(yùn)算結(jié)構(gòu)的研究等?；?n運(yùn)算算法可以提高譯碼速度，但是其硬件資源的增長是呈指數(shù)增長的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種巻積碼Viterbi譯碼器中加比選單元ACSU的設(shè)計(jì)方法，用以解決使用低硬件資源消耗進(jìn)行高速譯碼的問題。本發(fā)明將加比選計(jì)算用組合邏輯級聯(lián)的形式在一個時鐘周期內(nèi)進(jìn)行處理，比普通的全并行結(jié)構(gòu)譯碼器有著更快的譯碼速度，與基2n結(jié)構(gòu)譯碼器的譯碼速度相當(dāng)，但由于本發(fā)明所設(shè)計(jì)的加比選單元ACSU的硬件資源增長是呈線性的，比基2n結(jié)構(gòu)的譯碼器更節(jié)省硬件資源，并且可以實(shí)現(xiàn)在低速時鐘下的高速譯碼。 對于(2， 1， m)巻積碼，其中m為巻積碼約束長度，本發(fā)明提供的加比選單元ACSU采用級聯(lián)的方式，加比選單元ACSU包括n(n = 2，3，4，…)個單級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU，上述單級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU包括2m—1個單狀態(tài)加比選單元SACSU。 GACSU輸入為支路度量單元BMU得到的支路度量值和上一次2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的狀態(tài)值。此2"1—工個單狀態(tài)加比選單元SACSU依次按1 2"^的順序編號。其中單狀態(tài)加比選單元SACSU包括兩個加法器和一個比較器。 其中單狀態(tài)加比選單元SACSU中每個加法器的輸入分別為1個支路度量值和1個上次GACSU計(jì)算得到的狀態(tài)值，比較器的輸入為兩個加法器的計(jì)算結(jié)果，取兩者中的小值作為該狀態(tài)的狀態(tài)值輸出。 根據(jù)前述的加比選單元ACSU，其數(shù)據(jù)處理方法步驟如下
第一步驟支路度量值分組 將前一個時鐘周期計(jì)算得到的支路度量值進(jìn)行分組，對于n級級聯(lián)而成的ACSU結(jié)構(gòu)需要n組支路度量值。對于(2，1， m)巻積碼，每組支路度量值為由2bits輸入數(shù)據(jù)計(jì)算得到的4個支路度量值bm。。、 bmQ1、 bm1Q、 bmu。這里將首先輸入的2bits數(shù)據(jù)得到的4個支路度量值作為第一組支路度量值bm。?！猵 bmQ1—p bm1Q—p bmu—15即數(shù)據(jù)流中的第一和第二比特得到的支路度量值為第一組支路度量值，同理數(shù)據(jù)流中的第三和第四比特得到的支路度量值為第二組支路度量值bm。?！?、 bmQ1—2、 bm1Q—2、 bmn—2，數(shù)據(jù)流中的第五和第六比特得到的支路度量值為第三組支路度量值bm。?！?、 bm。卜3、 bmi。—3、 bmu—3，數(shù)據(jù)流中的第七和第八比特得到的支路度量值為第四組支路度量值b叫。—4、 bmQ1—4、 bm1Q—4、 bmn—4，依次類推。
第二步驟加比選計(jì)算 在當(dāng)前時鐘周期內(nèi)，按照相應(yīng)的輸入進(jìn)行第一級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU中所有加法器和比較器的運(yùn)算，與此同時，將第一級加比選計(jì)算的結(jié)果pm和第二組支路度量值bm作為輸入，進(jìn)行第二級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU中所有加法器和比較器的運(yùn)算，當(dāng)使用n級加比選單元ACSU時，需要同時計(jì)算n級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU中的加法器和比較器運(yùn)算。
第三步驟計(jì)算結(jié)果輸出 將最后一級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的狀態(tài)值寄存輸出，以便用于下一次的加比選計(jì)算，同時將n級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的幸存路徑值寄存輸出。
其中每組支路度量值中的4個數(shù)據(jù)表示為bm。。、 bmQ1、 bm1Q、 ton分別代表BMU的輸入數(shù)據(jù)與OO，Ol， 10， 11四組數(shù)據(jù)的支路度量值，bm。。 bmn與各加法器的連接關(guān)系由(2， 1，m)巻積碼的網(wǎng)格圖確定。網(wǎng)格圖中的轉(zhuǎn)換后狀態(tài)對應(yīng)的00路經(jīng)的輸入為bm。。，01路經(jīng)的輸入為bm, 10路經(jīng)的輸入為—。，11路經(jīng)的輸入為bmn。每級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的狀態(tài)值共2m—1個數(shù)據(jù)為l組，每組數(shù)據(jù)分別對應(yīng)網(wǎng)格圖轉(zhuǎn)換前狀態(tài)的狀態(tài)值，根據(jù)網(wǎng)格圖的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將數(shù)據(jù)送入相應(yīng)地加法器中。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 (1)應(yīng)用本發(fā)明提供的級聯(lián)加比選單元ACSU設(shè)計(jì)方法，可以在一個時鐘周期內(nèi)進(jìn)行n(n = 2， 3， 4，…)次加比選計(jì)算，使譯碼速度提高； (2)本發(fā)明可以使得在低速時鐘下獲得高速的譯碼速度，且硬件資源的消耗是呈線性增長的。


圖1為本發(fā)明所涉及的(2，1，7)巻積碼的編碼器示意圖； 圖2為本發(fā)明設(shè)計(jì)的級聯(lián)加比選單元ACSU連接圖； 圖3為本發(fā)明設(shè)計(jì)的2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明以(2， 1， 7)巻積碼中一個SASU為例設(shè)計(jì)的單狀態(tài)加比選單元SACSU
內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖； 圖5為本發(fā)明以(2， 1， 7)巻積碼第一級64狀態(tài)加比選單元GACSU為例設(shè)計(jì)的2"1—1
狀態(tài)加比選單元GACSU內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)圖； 圖6為本發(fā)明設(shè)計(jì)的2級加比選單元ACSU連接圖； 圖7為本發(fā)明設(shè)計(jì)的3級加比選單元ACSU連接圖；； 圖8為本發(fā)明設(shè)計(jì)的4級加比選單元ACSU連接圖； 圖9為本發(fā)明所涉及的(2， 1，3)巻積碼的編碼器示意圖； 圖10為本發(fā)明所涉及的(2，1，3)巻積碼的網(wǎng)格圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行解釋說明。
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本發(fā)明提供的巻積碼Viterbi譯碼器中的級聯(lián)加比選單元及其數(shù)據(jù)處理方法，針對(2，l，m)巻積碼，譯碼器中加比選單元ACSU采用級聯(lián)的方式，如圖2所示，加比選單元
ACSU包括n(n二 2，3，4，…)個單級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU1、GACSU2、 ......GACSUn，上
述每個單級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU包括2m—1個單狀態(tài)加比選單元SACSU1 、SACSU2、
SACSU2m—、如圖3。 GACSU輸入為支路度量單元BMU得到的支路度量值和上一次第n個單級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSUn計(jì)算得到的狀態(tài)值，如圖2所示，第一個單級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU1的輸入為支路度量單元BMU得到的支路度量值bm。。—工 bmu—jP上一次第n個單級2"1—1狀態(tài)加比選單元GACSUn計(jì)算得到的狀態(tài)值i^o-w ~ P"V-";第二個單級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU2的輸入為支路度量單元BMU得到的支路度量值bm。。—2 bmu—2和上一次第1個單級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU1計(jì)算得到的狀態(tài)值P"V! ~ /^V-m ;……凍n個單級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSUn的輸入為支路度量單元BMU得到的支路度量值bm。?！猲 bmn—n和上一次第n-1個單級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSUn-1計(jì)算得到的狀態(tài)值戶"V ^"V-。
每個GACSU中的2m—1個單狀態(tài)加比選單元SACSU1、 SACSU2......SACSU2m—1依次按1 2m—1
的順序編號。其中每個單狀態(tài)加比選單元SACSU包括兩個加法器和一個比較器，如圖4，第一個單狀態(tài)加比選單元SACSU1包括兩個加法器addl-l、 add2-l和一個比較器compl-l ;每級2m—1個單狀態(tài)加比選單元SACSU中所有的加法器和比較器按單狀態(tài)加比選單元SACSU的編號順序遞增編號，命名為addl-l、 add2-l……、add2m-l，比較器命名為compl-l、comp2-l......、 comp2m—，如圖5 。 其中單狀態(tài)加比選單元SACSU中每個加法器的輸入分別為1個作為本級GACSU輸入的支路度量值和1個上次GACSU計(jì)算得到的狀態(tài)值，比較器的輸入為兩個加法器的計(jì)算結(jié)果，取兩者中的小值作為該狀態(tài)的狀態(tài)值輸出。 n(n = 2，3，4，…)級2"1—1狀態(tài)加比選單元ACSU，其中的2"1—1狀態(tài)加比選單元GACSU為全并行結(jié)構(gòu)的加比選單元。2級加比選單元ACSU，為將2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU的輸出結(jié)果pm與第二組支路度量值bm作為輸入級聯(lián)得到的加比選單元ACSU。 3級加比選單元ACSU為在2級加比選單元ACSU的基礎(chǔ)上將2級加比選單元ACSU的輸出結(jié)果pm與第三組支路度量值bm作為輸入級聯(lián)得到的加比選單元ACSU。 4級加比選單元ACSU為在3級加比選單元ACSU的基礎(chǔ)上將3級加比選單元ACSU的輸出結(jié)果pm與第四組支路度量值bm作為輸入級聯(lián)得到的加比選單元ACSU。 根據(jù)前述的加比選單元ACSU，其數(shù)據(jù)處理方法步驟如下
第一步驟支路度量值bm分組； 將前一個時鐘周期計(jì)算得到的支路度量值進(jìn)行分組，對于n級級聯(lián)而成的ACSU結(jié)構(gòu)需要n組支路度量值。對于(2，1， m)巻積碼，每組支路度量值為由2bits輸入數(shù)據(jù)計(jì)算得到的4個支路度量值bm。。、 bmQ1、 bm1Q、 bmu。這里將首先輸入的2bits數(shù)據(jù)得到的4個支路度量值作為第一組支路度量值bm。?！猵 bmQ1—p bm1Q—p bmu—15即數(shù)據(jù)流中的第一和第二比特得到的支路度量值為第一組支路度量值，同理數(shù)據(jù)流中的第三和第四比特得到的支路度量值為第二組支路度量值bm。。—2、 bmQ1—2、 bm1Q—2、 bmn—2，數(shù)據(jù)流中的第五和第六比特得到的支路度量值為第三組支路度量值bm。?！?、 bm。卜3、 bmi?！?、 bmu—3，數(shù)據(jù)流中的第七和第八比特得到的支路度量值為第四組支路度量值b叫?！?、 bmQ1—4、 bm1Q—4、 bmn—4，依次類推。[oo34]對于2級級聯(lián)的加比選單元ACSU，將第一組支路度量值bm。。—p bmQ1—p bm1Q—!、 bmn—丄送入第一個2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU，將第二組支路度量值送入第二個2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU。 對于3級級聯(lián)的加比選單元ACSU，在2級級聯(lián)的基礎(chǔ)上，將第三組支路度量值送入第三個2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU。 對于4級級聯(lián)的加比選單元ACSU，在3級級聯(lián)的基礎(chǔ)上，將第三組支路度量值送入第四個2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU。
第二步驟加比選計(jì)算； 在當(dāng)前時鐘周期內(nèi)，按照相應(yīng)的輸入進(jìn)行第一級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU中所
有加法器和比較器的運(yùn)算，與此同時，將第一級加比選計(jì)算的結(jié)果P"V! P^2M和第二組
支路度量值bm。?！?、 bmQ1—2、 bm1Q—2、 bmn—2作為輸入，進(jìn)行第二級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU中所有加法器和比較器的運(yùn)算，當(dāng)使用n級加比選單元ACSU時，需要同時計(jì)算n級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU中的加法器和比較器運(yùn)算。對于2級級聯(lián)的加比選單元ACSU，第二級的加比選計(jì)算完畢后計(jì)算即結(jié)束。對于3級級聯(lián)的加比選單元ACSU，還需要在第一和第二級計(jì)算的同時將第二級加比選計(jì)算的結(jié)果pm和第三組支路度量值bm作為輸入，進(jìn)行第三級2m一1狀態(tài)加比選單元GACSU中所有加法器和比較器的運(yùn)算。對于4級級聯(lián)的加比選單元ACSU，還需要在第一、第二和第三級計(jì)算的同時將第三級加比選計(jì)算的結(jié)果和第四組支路度量值作為輸入，進(jìn)行第四級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU中所有加法器和比較器的運(yùn)算。
第三步驟計(jì)算結(jié)果輸出； 將最后一級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的狀態(tài)值寄存輸出，以便用于下一次的加比選計(jì)算，同時將n級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的幸存路徑值寄存輸出。 其中每組支路度量值中的4個數(shù)據(jù)表示為bm。。、bmM、bm『bmn分別代表BMU的輸入數(shù)據(jù)與00,01， 10， 11四組數(shù)據(jù)的支路度量值，bm。。 bmn與各加法器的連接關(guān)系由(2， l，m)巻積碼的網(wǎng)格圖確定。網(wǎng)格圖中的轉(zhuǎn)換后狀態(tài)對應(yīng)的00路經(jīng)的輸入為bm。。，01路經(jīng)的輸入為bm。" 10路經(jīng)的輸入為bmi。， 11路經(jīng)的輸入為bmn。每級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU輸入的共2"1—1個數(shù)據(jù)為l組，每組數(shù)據(jù)分別對應(yīng)網(wǎng)格圖轉(zhuǎn)換前狀態(tài)的狀態(tài)值，根據(jù)網(wǎng)格圖的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將數(shù)據(jù)送入相應(yīng)地加法器。比較器的輸入為同狀態(tài)兩個加法器的計(jì)算結(jié)果，comp(l-l)的輸入分別為add(l-l)和add(2-l)的計(jì)算結(jié)果，comp(2-l)的輸入分別為add(3-l)和add(4-l)的計(jì)算結(jié)果，依次類推，comp(j-i)的輸入分別為add^—^j)和add(2i-j)的計(jì)算結(jié)果。 實(shí)施例1 : (2， 1 ， 7)巻積碼2級加比選單元ACSU的實(shí)施例。 首先描述用于實(shí)施例的巻積碼，如圖l所示的編碼器結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中使用的是符合CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的(2，1，7)巻積碼，生成多項(xiàng)式為(171，133)，此巻積碼在譯碼時為每2bits為1組輸入譯碼器。 譯碼器輸入的數(shù)據(jù)在支路度量單元BMU中計(jì)算支路度量值，如圖2，級聯(lián)ACSU每級的輸入為支路度量值bm和各狀態(tài)的狀態(tài)值pm，輸出為各狀態(tài)新的狀態(tài)值和幸存路徑值。
進(jìn)行加比選計(jì)算時先將各狀態(tài)對應(yīng)的支路度量值與狀態(tài)值相加，選出對應(yīng)各狀態(tài)最小的值作為新的狀態(tài)值。此過程由加法器和比較器實(shí)現(xiàn)。 如圖6所示，本發(fā)明中的2級加比選單元ACSU要求前級譯碼輸入為4bits，支路度量單元BMU給出的支路度量值有8個數(shù)據(jù)，分為兩組。本實(shí)施例中2級加比選單元ACSU由
2級64狀態(tài)加比選單元GACSU級聯(lián)得到。 下面描述加比選單元ACSU的計(jì)算過程。 下面將結(jié)合附圖對加比選單元ACSU的計(jì)算過程進(jìn)行說明 第一步驟支路度量值bm分組； 將前一個時鐘周期計(jì)算得到的支路度量值bm進(jìn)行分組以便分配給加比選單元 ACSU，將首先輸入的2bits數(shù)據(jù)得到的4個支路度量值作為第一組支路度量值bm。。—^bniM—p bmi?！猵 bmu—n即數(shù)據(jù)流中的第一和第二比特得到的支路度量值為第一組支路度量值，數(shù)據(jù) 流中的第三和第四比特得到的支路度量值為第二組支路度量值bm。?！?、 bmQ1—2、 bm1Q—2、 bmn—2。 [OO51] 如圖l，將第一組支路度量值bm。?！?、bm。卜"bmn—!送入第一個64狀態(tài)加比選 單元GACSU 1，將第二組支路度量值bm。?！?、 bmQ1—2、 bm1Q—2、 bmn—2送入第二個64狀態(tài)加比選單 元GACSU2。
第二步驟加比選計(jì)算； 在當(dāng)前時鐘周期內(nèi)，按照相應(yīng)的輸入進(jìn)行第一級64狀態(tài)加比選單元GACSU1中所 有加法器和比較器的運(yùn)算，即加法器將兩輸入相加，同一單狀態(tài)加比選單元SACSU中的比 較器將兩加法器的結(jié)果進(jìn)行比較，取小值作為該狀態(tài)的狀態(tài)值輸出。如果為首次計(jì)算，則輸 入中的狀態(tài)值為全0值，如果不是首次運(yùn)算，則輸入的狀態(tài)值，為上一周期中第n級64狀態(tài) 加比選單元GACSU的狀態(tài)值計(jì)算結(jié)果，這里n = 2，即輸入為上一周期中第2級64狀態(tài)加比 選單元GACSU2的狀態(tài)值計(jì)算結(jié)果pmo—2 pm63—2。與此同時，將第一級64狀態(tài)加比選單元 GACSU1的計(jì)算結(jié)果pm?！?！ pm63—!和第二組支路度量值bm。?！? u—2作為輸入，進(jìn)行第二級64 狀態(tài)加比選單元GACSU2中所有加法器和比較器的運(yùn)算，同樣將加法器的兩輸入相加，同一 單狀態(tài)加比選單元SACSU中的比較器將兩加法器的結(jié)果進(jìn)行比較，取小值作為該狀態(tài)的狀 態(tài)值輸出。對于2級級聯(lián)的加比選單元ACSU，全部兩級的加比選計(jì)算完畢后計(jì)算即結(jié)束。
第三步驟計(jì)算結(jié)果輸出 將第2級64狀態(tài)加比選單元GACSU2計(jì)算得到的狀態(tài)值寄存輸出，以便用于下一 次的ACSU計(jì)算，同時將第一和第二級64狀態(tài)加比選單元GACSU1、 GACSU2計(jì)算得到的幸存 路徑值寄存輸出。 其中每組支路度量值中的4個數(shù)據(jù)表示為bm。。、 bmQ1、 bm1Q、 bmn分別代表輸入數(shù) 據(jù)與OO，Ol，lO，ll四組數(shù)據(jù)的支路度量值，且bm。。作為addl、 add5、 add10、 addl4、 addl8、 add22、 add25、 add29、 add36、 add40、 add43、 add47、 add51、 add55、 add60、 add64、 add66、 add70 、 add73 、 add77 、 add81、 add85 、 add90 、 add94、 add99 、 addl03 、 addl08 、 addl12 、 addl16 、 addl20、addl23、add127的輸入；1^1%作為add3、 add7、 addl2、 addl6、 add20、 add24、 add27、 add31、 add34、 add38、 add41、 add45、 add49、 add53、 add58、 add62、 add68、 add72、 add75、 add79、 add83、 add87、 add92、 add96、 add97、 addl01、 addl06、 addl10、 addl14、 addl18、 addl21、 addl25的輸入；bm1(l作為add4、 add8、 addll、 addl5、 addl9、 add23、 add28、 add32、 add33、 add37、 add42、 add46、 add50、 add54、 add57、 add61、 add67、 add71、 add76、 add80、 add84、 add88、 add91、 add95、 add98、 addl02、 addl05、 addl09、 addl13、 addl17、 addl22、 addl26的輸入；bmu作為add2、 add6、 add9、 addl3、 addl7、 add21、 add26、 add30、 add35、 add39、 add44、 add48、 add52、 add56、 add59、 add63、 add65、 add69、 add74、 add78、 add82、add86、add89、add93、addl00、addl04、addl07、addlll、addll5、addll9、addl24、add128的 輸入。每級64狀態(tài)ACSU計(jì)算單元計(jì)算得到的狀態(tài)值共64個數(shù)據(jù)為1組，分別命名為pm。
pm63，其中pm。作為addl和add65的輸入；pm!作為add2和add66的輸入，依次類推，pmw作 為add(i+l)禾P add(i+65)的輸入，pm63作為add64和addl28的輸入。比較器compl的輸 入分別為addl和add2的計(jì)算結(jié)果，comp2的輸入分別為add3和add4的計(jì)算結(jié)果，依次類 推，comp(i)作為add(2i-l)禾P add(2i)的輸入，comp64的輸入分別為addl27和addl28的 計(jì)算結(jié)果。 實(shí)施例2 : (2， 1 ， 7)巻積碼3級加比選單元ACSU的實(shí)施例； 如圖7所示，本發(fā)明中的3級加比選單元ACSU要求前級譯碼輸入為6bits，支路度 量單元BMU給出的支路度量值有12個數(shù)據(jù)，分為三組。本實(shí)施例中3級加比選單元ACSU 由3級64狀態(tài)加比選單元GACSU級聯(lián)得到。 3級加比選單元ACSU的計(jì)算過程與2級加比選單元ACSU的計(jì)算過程基本相同，只 是在第一步驟中的支路度量值需要3組，在第二步驟中需要同時進(jìn)行3級64狀態(tài)加比選單 元GACSU的計(jì)算。 下面描述加比選單元ACSU的計(jì)算過程。 下面將結(jié)合附圖對3級加比選單元ACSU的計(jì)算過程進(jìn)行說明。
第一步驟支路度量值bm分組； 將前一個時鐘周期計(jì)算得到的支路度量值進(jìn)行分組以便分配給加比選單元ACSU， 將首先輸入的2bits數(shù)據(jù)得到的4個支路度量值作為第一組支路度量值bm。?！猑bm。卜p bmu—p即數(shù)據(jù)流中的第一和第二比特得到的支路度量值為第一組支路度量值，數(shù)據(jù)流中的 第三和第四比特得到的支路度量值為第二組支路度量值bm。?！?、 bm。卜2、 —?！?、 bmn—2，數(shù)據(jù)流 中的第五和第六比特得到的支路度量值為第三組支路度量值bm。?！?、 bm。h3、 —?！?、 bmn—3。
將第一組支路度量值送入第一個64狀態(tài)加比選單元GACSU1，將第二組支路度量 值送入第二個64狀態(tài)加比選單元GACSU2，將第三組支路度量值送入第三個64狀態(tài)加比選 單元GACSU3。
第二步驟加比選計(jì)算； 在當(dāng)前時鐘周期內(nèi)，按照相應(yīng)的輸入進(jìn)行第一級64狀態(tài)加比選單元GACSU1中所 有加法器和比較器的運(yùn)算，即加法器將兩輸入相加，同一單狀態(tài)加比選單元SACSU中的比 較器將兩加法器的結(jié)果進(jìn)行比較，取小值作為該狀態(tài)的狀態(tài)值輸出。如果為首次計(jì)算，則輸 入中的狀態(tài)值為全0值，如果不是首次運(yùn)算，則輸入的狀態(tài)值，為上一周期中第n級64狀態(tài) 加比選單元GACSU的狀態(tài)值計(jì)算結(jié)果，這里n = 3，即輸入為上一周期中第3級64狀態(tài)加 比選單元GACSU3的狀態(tài)值計(jì)算結(jié)果pm?！? pm63—3。與此同時，將第一級64狀態(tài)加比選單 元GACSU1的計(jì)算結(jié)果pm?！?pm63—工和第二組支路度量值作為輸入，進(jìn)行第二級64狀態(tài)加 比選單元GACSU2中所有加法器和比較器的運(yùn)算，將第二級64狀態(tài)加比選單元GACSU2的計(jì) 算結(jié)果pm?！? pm63—2和第三組支路度量值作為輸入，進(jìn)行第三級64狀態(tài)加比選單元GACSU3 中所有加法器和比較器的運(yùn)算，同樣將加法器的兩輸入相加，同一單狀態(tài)加比選單元SACSU 中的比較器將兩加法器的結(jié)果進(jìn)行比較，取小值作為該狀態(tài)的狀態(tài)值輸出。對于3級級聯(lián) 的加比選單元ACSU，全部3級加比選計(jì)算完畢后計(jì)算即結(jié)束。
第三步驟計(jì)算結(jié)果輸出；
9
將第3級64狀態(tài)加比選單元GACSU3計(jì)算得到的狀態(tài)值寄存輸出，以便用于下一 次的加比選計(jì)算，同時將第一、第二和第三級64狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的幸存路 徑值寄存輸出。
實(shí)施例3 :4級加比選單元ACSU的實(shí)施例 如圖8，本實(shí)施例中的4級加比選單元ACSU要求前級譯碼輸入為8bits，支路度量 單元給出的支路度量值有16個數(shù)據(jù)，分為四組。本實(shí)施例中4級加比選單元ACSU由4級 64狀態(tài)加比選單元GACSU級聯(lián)得到。 4級加比選單元ACSU的計(jì)算過程與3級加比選單元ACSU的計(jì)算過程基本相同， 只是在第一步驟中的支路度量值需要4組，在第二步驟中需要同時進(jìn)行64狀態(tài)加比選單元 GACSU的計(jì)算。 下面描述加比選單元ACSU的計(jì)算過程。 下面將結(jié)合附圖對加比選單元ACSU的計(jì)算過程進(jìn)行說明 第一步驟支路度量值bm分組； 將前一個時鐘周期計(jì)算得到的支路度量值進(jìn)行分組以便分配給加比選單元ACSU， 將首先輸入的2bits數(shù)據(jù)得到的4個支路度量值作為第一組支路度量值bm。。—^bm。卜p bmu—p即數(shù)據(jù)流中的第一和第二比特得到的支路度量值為第一組支路度量值，數(shù)據(jù)流中的 第三和第四比特得到的支路度量值為第二組支路度量值bm。?！?、 bm。卜2、 bmi?！?、 bmn—2，數(shù)據(jù)流 中的第五和第六比特得到的支路度量值為第三組支路度量值bmo。—3、 bm。h3、 bmi?！?、 bmn—3， 數(shù)據(jù)流中的第七和第八比特得到的支路度量值為第四組支路度量值bm。?！?、 bm。h4、 bmi?！?、 bmu—4。 將第一組支路度量值送入第一個64狀態(tài)加比選單元GACSU1，將第二組支路度量 值送入第二個64狀態(tài)加比選單元GACSU2，將第三組支路度量值送入第三個64狀態(tài)加比選 單元GACSU3，將第四組支路度量值送入第四個64狀態(tài)加比選單元GACSU4。
第二步驟加比選計(jì)算； 在當(dāng)前時鐘周期內(nèi)，按照相應(yīng)的輸入進(jìn)行第一級64狀態(tài)加比選單元GACSU中所有 加法器和比較器的運(yùn)算，即加法器將兩輸入相加，同一單狀態(tài)加比選單元SACSU中的比較 器將兩加法器的結(jié)果進(jìn)行比較，取小值作為該狀態(tài)的狀態(tài)值輸出。如果為首次計(jì)算，則輸入 中的狀態(tài)值為全0值，如果不是首次運(yùn)算，則輸入的狀態(tài)值，為上一周期中第n級64狀態(tài)加 比選單元GACSU的狀態(tài)值計(jì)算結(jié)果，這里n2 = 4，即輸入為上一周期中第4級64狀態(tài)加比 選單元GACSU4的狀態(tài)值計(jì)算結(jié)果pmo—4 pm63—4。與此同時，將第一級64狀態(tài)加比選單元 GACSU 1的計(jì)算結(jié)果pm。—工 pm63—工和第二組支路度量值作為輸入，進(jìn)行第二級64狀態(tài)加比 選單元GACSU2中所有加法器和比較器的運(yùn)算，將第二級64狀態(tài)加比選單元GACSU2的計(jì)算 結(jié)果pm?！? pm63—2和第三組支路度量值作為輸入，進(jìn)行第三級64狀態(tài)加比選單元GACSU3 中所有加法器和比較器的運(yùn)算，將第三級64狀態(tài)加比選單元GACSU3的計(jì)算結(jié)果pm?！? pm63—3和第四組支路度量值作為輸入，進(jìn)行第四級64狀態(tài)加比選單元GACSU4中所有加法器 和比較器的運(yùn)算，同樣將加法器的兩輸入相加，同一單狀態(tài)加比選單元SACSU中的比較器 將兩加法器的結(jié)果進(jìn)行比較，取小值作為該狀態(tài)的狀態(tài)值輸出。對于4級級聯(lián)的加比選單 元ACSU，全部4級加比選計(jì)算完畢后計(jì)算即結(jié)束。
第三步驟計(jì)算結(jié)果輸出
將第4級64狀態(tài)加比選單元GACSU4計(jì)算得到的狀態(tài)值寄存輸出，以便用于下一 次的加比選計(jì)算，同時將第一、第二、第三和第四級64狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的幸 存路徑值寄存輸出。 實(shí)施例4 : (2， 1 ， 3)巻積碼2級加比選單元ACSU的實(shí)施例。 本實(shí)施例中使用的是(2，1，3)巻積碼，生成多項(xiàng)式為(7，5)。編碼器結(jié)構(gòu)如圖9所 示，此巻積碼的在譯碼時為每2bits為1組輸入譯碼器。 本發(fā)明中的2級加比選單元ACSU要求前級譯碼輸入為4bits，支路度量單元BMU 給出的支路度量值有8個數(shù)據(jù)，分為兩組。本實(shí)施例中2級加比選單元ACSU由2級4狀態(tài) 加比選單元GACSU級聯(lián)得到。 (2， 1 ， 3)巻積碼2級加比選單元ACSU的計(jì)算過程與(2， 1 ， 7)巻積碼2級加比選單
元ACSU的計(jì)算過程基本相同，數(shù)據(jù)之間的連接關(guān)系稍有不同，此連接關(guān)系可以根據(jù)該編碼
的網(wǎng)格圖得到，與普通的全并行加比選單元的連接關(guān)系類似。 下面描述加比選單元ACSU的計(jì)算過程。 下面將結(jié)合附圖對加比選單元ACSU的計(jì)算過程進(jìn)行說明。 第一步驟支路度量值bm分組； 將前一個時鐘周期計(jì)算得到的支路度量值進(jìn)行分組以便分配給加比選單元ACSU， 將首先輸入的2bits數(shù)據(jù)得到的4個支路度量值作為第一組支路度量值bm。?！猑bm。卜p bmu—p即數(shù)據(jù)流中的第一和第二比特得到的支路度量值為第一組支路度量值，數(shù)據(jù)流中的 第三和第四比特得到的支路度量值為第二組支路度量值bm。?！?、 bm。h2、 —。—2、 bmn—2。
將第一組支路度量值送入第一個4狀態(tài)加比選單元GACSU1 ，將第二組支路度量值 送入第二個4狀態(tài)加比選單元GACSU2 。
第二步驟加比選計(jì)算； 在當(dāng)前時鐘周期內(nèi)，按照相應(yīng)的輸入進(jìn)行第一級4狀態(tài)加比選單元GACSU1中所有 加法器和比較器的運(yùn)算，即加法器將兩輸入相加，同一單狀態(tài)加比選單元SACSU中的比較 器將兩加法器的結(jié)果進(jìn)行比較，取小值作為該狀態(tài)的狀態(tài)值輸出。如果為首次計(jì)算，則輸 入中的狀態(tài)值為全0值，如果不是首次運(yùn)算，則輸入的狀態(tài)值，為上一周期中第n級4狀態(tài) ACS計(jì)算單元的狀態(tài)值計(jì)算結(jié)果，這里n = 2，即輸入為上一周期中第2級4狀態(tài)加比選單元 GACSU2的狀態(tài)值計(jì)算結(jié)果pmo—2 pm3—2。與此同時，將第一級4狀態(tài)加比選單元GACSU1的 計(jì)算結(jié)果pm?！?pm3—工和第二組支路度量值作為輸入，進(jìn)行第二級4狀態(tài)加比選單元GACSU2 中所有加法器和比較器的運(yùn)算，同樣將加法器的兩輸入相加，同一單狀態(tài)加比選單元SACSU 中的比較器將兩加法器的結(jié)果進(jìn)行比較，取小值作為該狀態(tài)的狀態(tài)值輸出。對于2級級聯(lián) 的加比選單元ACSU，全部2級的加比選計(jì)算完畢后計(jì)算即結(jié)束。
第三步驟計(jì)算結(jié)果輸出 將第2級4狀態(tài)加比選單元GACSU2計(jì)算得到的狀態(tài)值寄存輸出，以便用于下一次 的加比選計(jì)算，同時將第一和第二級4狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的幸存路徑值寄存 輸出。 其中每組支路度量值中的4個數(shù)據(jù)表示為bm。。、bmM、bm,bmn分別代表輸入數(shù)據(jù) 與OO，Ol， 10， 11四組數(shù)據(jù)的支路度量值，且bm。。作為addl、 add4的輸入；bmQ1作為add6、 add7的輸入;bm10作為add5、 add8的輸入;bmu作為add2、 add3的輸入。每級4狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的狀態(tài)值共4個數(shù)據(jù)為1組，分別命名為pm。 pm3，其中pm。作為 addl和add3的輸入；pn^作為add5和add7的輸入，pm2作為add2和add4的輸入，pm3作為 add6和add8的輸入。比較器compl的輸入分別為addl和add2的計(jì)算結(jié)果，comp2的輸入 分別為add3和add4的計(jì)算結(jié)果，comp3的輸入分別為add5和add6的計(jì)算結(jié)果，comp4的 輸入分別為add7和add8的計(jì)算結(jié)果。此連接關(guān)系可由此編碼的網(wǎng)格圖導(dǎo)出，此編碼網(wǎng)格 圖如圖IO所示。
權(quán)利要求
卷積碼Viterbi譯碼器中的級聯(lián)加比選單元，其特征在于對于(2，1，m)卷積碼，m為卷積碼的約束長度，加比選單元ACSU采用級聯(lián)的方式，每個加比選單元ACSU包括n個單級2m-1狀態(tài)加比選單元GACSU，其中n＝2，3，4，…，每個單級2m-1狀態(tài)加比選單元GACSU輸入為支路度量單元BMU得到的支路度量值和上一次2m-1狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的狀態(tài)值，即第一個單級2m-1狀態(tài)加比選單元GACSU1的輸入為支路度量單元BMU得到的支路度量值bm00-1～bm11-1和上一次第n個單級2m-1狀態(tài)加比選單元GACSUn計(jì)算得到的狀態(tài)值第二個單級2m-1狀態(tài)加比選單元GACSU2的輸入為支路度量單元BMU得到的支路度量值bm00-2～bm11-2和上一次第1個單級2m-1狀態(tài)加比選單元GACSU1計(jì)算得到的狀態(tài)值……；第n個單級2m-1狀態(tài)加比選單元GACSUn的輸入為支路度量單元BMU得到的支路度量值bm00-n～bm11-n和上一次第(n-1)個單級2m-1狀態(tài)加比選單元GACSU(n-1)計(jì)算得到的狀態(tài)值F2009102386871C00011.tif,F2009102386871C00012.tif,F2009102386871C00013.tif
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻積碼Viterbi譯碼器中的級聯(lián)加比選單元，其特征在于每個單級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU包括2m—1個單狀態(tài)加比選單元SACSU ;每個單狀態(tài)加比選單元SACSU包括兩個加法器和一個比較器；其中單狀態(tài)加比選單元SACSU中每個加法器的輸入分別為1個支路度量值和1個上次GACSU計(jì)算得到的狀態(tài)值，比較器的輸入為兩個加法器的計(jì)算結(jié)果，取兩者中的小值作為該狀態(tài)的狀態(tài)值輸出。
3. —種權(quán)利要求1所述的級聯(lián)加比選單元ACSU的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于如下步驟第一步驟支路度量值分組；將前一個時鐘周期計(jì)算得到的支路度量值進(jìn)行分組，對于n級級聯(lián)而成的ACSU結(jié)構(gòu)需要n組支路度量值；對于(2， l，m)巻積碼，每組支路度量值為由2bits輸入數(shù)據(jù)計(jì)算得到的四個支路度量值bm。。、bmM、bm『bmn，將數(shù)據(jù)流中的第一和第二比特得到的支路度量值為第一組支路度量值bm。?！猵 bmQ1—p bm1Q—p bmu—!，同理數(shù)據(jù)流中的第三和第四比特得到的支路度量值為第二組支路度量值bm。。—2、 bm。卜2、 bmi?！?、 bmn—2，數(shù)據(jù)流中的第五和第六比特得到的支路度量值為第三組支路度量值bm。?！?、 bm。h3、 bmi?！?、 bmu—3，數(shù)據(jù)流中的第七和第八比特得到的支路度量值為第四組支路度量值b叫?！?、 bmQ1—4、 bm1Q—4、 bmn—4，依次類推；第二步驟加比選計(jì)算；在當(dāng)前時鐘周期內(nèi)，按照相應(yīng)的輸入進(jìn)行第一級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU中所有加法器和比較器的運(yùn)算，與此同時，將第一級加比選計(jì)算的結(jié)果和第二組支路度量值作為輸入，進(jìn)行第二級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU中所有加法器和比較器的運(yùn)算，當(dāng)使用n級加比選單元ACSU時，需要同時計(jì)算n級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU中的加法器和比較器運(yùn)算；第三步驟計(jì)算結(jié)果輸出；將最后一級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的狀態(tài)值寄存輸出，以便用于下一次的加比選計(jì)算，同時將n級2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU計(jì)算得到的幸存路徑值寄存輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的級聯(lián)加比選單元ACSU的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于其中每組支路度量值中的四個數(shù)據(jù)表示為bm。。、 bmQ1、 bm1Q、 bmn分別代表支路度量單元BMU的輸入數(shù)據(jù)與OO，Ol，lO，ll四組數(shù)據(jù)的支路度量值，bm。。 bmn與各加法器的連接關(guān)系由(2，1，m)巻積碼的網(wǎng)格圖確定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的級聯(lián)加比選單元ACSU的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于當(dāng)n =2時，2級加比選單元ACSU，為將2m—1狀態(tài)加比選單元GACSU的輸出結(jié)果與第二組支路度量值作為輸入級聯(lián)得到的加比選單元ACSU ;當(dāng)n = 3時，3級加比選單元ACSU為在2級加比選單元ACSU的基礎(chǔ)上將2級加比選單元ACSU的輸出結(jié)果與第三組支路度量值作為輸入級聯(lián)得到的加比選單元ACSU ;當(dāng)n = 4時，4級加比選單元ACSU為在3級加比選單元ACSU的基礎(chǔ)上將3級加比選單元ACSU的輸出結(jié)果與第四組支路度量值作為輸入級聯(lián)得到的加比選單元ACSU。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種卷積碼Viterbi譯碼器中的級聯(lián)加比選單元及其數(shù)據(jù)處理方法，對于(2，1，m)卷積碼，加比選單元ACSU采用級聯(lián)的方式，加比選單元ACSU包括n(n＝2，3，4，…)個單級2m-1狀態(tài)加比選單元GACSU，單級2m-1狀態(tài)加比選單元GACSU包括2m-1個單狀態(tài)加比選單元SACSU。單狀態(tài)加比選單元SACSU中每個加法器的輸入分別為1個支路度量值和1個上次GACSU計(jì)算得到的狀態(tài)值，比較器的輸入為兩個加法器的計(jì)算結(jié)果的小值。本發(fā)明使得譯碼器在一個時鐘周期內(nèi)進(jìn)行多次加比選計(jì)算，在使用較少的硬件資源的情況下，增加了譯碼速率，并且可以實(shí)現(xiàn)在低速時鐘下的高速譯碼。
文檔編號H03M13/00GK101741399SQ20091023868
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者劉榮科, 王閏昕, 趙嶺 申請人:北京航空航天大學(xué)