解碼器及增強解碼方法
2023-06-07 17:47:46
專利名稱：解碼器及增強解碼方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及通信領域中一種解碼器以及一種增強解碼 方法。
背景技術：
維特比(Viterbi)解碼算法是巻積編碼的一種解碼方法。該解碼算法的實現 簡述如下在網格圖中尋找到達每個節點的倖存路徑(一般到達每個節點的路 徑有2條，對這2條路徑分別進行路徑度量、加比選運算等操作，計算得出的 概率最大的值所對應的路徑即為倖存路徑，而另 一條路徑則可認為是竟爭路 徑)，在對所有的節點都經過這樣的操作後，進而可以找到一條最佳路徑(即最 大似然倖存路徑)，沿著該最大似然倖存路徑對應輸出的解碼序列即為解碼的結 果。其中，以降低Viterbi解碼算法中的誤碼率為目的而經過改進的Viterbi解碼 算法可以稱之為增強Viterbi解碼算法。
設Viterbi解碼過程共經過n個時刻的狀態轉移(即t( 0), t( 1), ......t( n));
用四狀態的編碼器(即SO, Sl， S2， S3)的網才各圖舉例i兌明；如圖1所示，最 上面用粗線條畫出的路徑代表按照一般Viterbi解碼算法回溯得到的最大似然幸 存路徑，增強Viterbi解碼算法是沿著這條最大似然倖存路徑，在網格圖上挑選 M-1 (M-Kn)個認為可能出錯的節點，即不可靠節點，依次標記為S(l)到 S(M-1)，然後按照下述步驟進行解碼輸出
1 、首先沿著最大似然倖存路徑進行回溯，當回溯到終點(即t ( 0 )時刻的 S0狀態的節點)時，輸出對應的一組解碼序列；
2、沿著該最大似然倖存路徑進行重新回溯，當回溯經過S(1)節點時，改為 沿著竟爭路徑回溯，而在經過S(l)節點之後的其它節點都沿著倖存路徑回溯， 直至回溯到終點(即t (0)時刻的某一狀態)然後按照新形成的路徑輸出一組 解碼序列；
參照圖1所示，設S0狀態的t (6)時刻為不可靠節點S (1),則在該節點沿著竟爭路徑回溯(如圖1中箭頭所示)，經過該節點後則沿著倖存路徑回溯，
直至回溯到終點，在圖1中該終點為S0狀態的t (0)時刻的節點。
3、對於S(2) S(M-1)節點重複進行2，直至所有的S(1) S(M-1)節點都遍歷 完成，則輸出M-l組解碼序列；
按最大運算量計算，最後共輸出M組解碼序列第l組是沿著最大似然幸 存路徑回溯所得到的解碼序列；其餘M-1組是沿著新形成的路徑回溯所得到的 解碼序列，將以上生成的M組解碼序列按照回溯的先後順序標記為 Path(O)，Path(l)，...， Path(M-l)。對這M組解碼序列按照回溯的先後順序作循環冗 餘碼(CRC)校驗，該CRC校驗的過程中遇到正確的解碼序列即作為最終的譯 碼輸出。
在實現上述增強Viterbii奪碼的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如 下問題需要經過M倍的回溯運算量才能輸出M組解碼序列。隨著M的值的 增大，這M倍的運算量對於要在數位訊號處理(DSP)軟體上實現該增強Viterbi 解碼算法的過程來說，因為在實際應用當中會受到系統資源配置等條件的限制， 其實現是比較困難的。
發明內容
本發明的實施例提供一種解碼器及一種解碼器及增強解碼方法，減少增強 Viterbi解碼算法過程中的運算量。
為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案 一種增強解碼方法，包括
獲取從不可靠節點開始的、並且回溯長度與預定回溯長度相等的回溯路徑； 將所述回溯路徑轉換為對應的解碼結果；
用所述解碼結果替換最大似然解碼序列中與所述回溯路徑對應位置的解碼 結果；
輸出替換過解碼結果的解碼序列。 一種解碼器，包括
獲取模塊，用於獲取從不可靠節點開始的、並且回溯長度與預定回溯長度相等的回溯;洛徑；
轉換模塊，用於將所述回溯路徑轉換為對應的解碼結果；
替換模塊，用於用所述解碼結果替換最大似然解碼序列中與所述回溯路徑
對應位置的解碼結果；
輸出模塊，用於輸出替換過解碼結果的解碼序列。
本發明實施例提供的解碼器及增強解碼方法因為釆用了可預先設定回溯長 度的技術手段，所以克服了現有技術中因為必須回溯到終點而導致的回溯長度 過長技術問題，進而達到了減少回溯過程中運算量的技術效果。進一步的，因 為本發明實施例的方案減少了回溯過程中的運算量，所以即使是在運算量受到 資源配置限制的系統中仍就可以取得增強解碼性能的有益效果。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施 例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述 中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付
出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為現有技術中四狀態編碼器網格圖上增強Viterbi解碼方法的示意圖2為本發明實施例1增強解碼方法的流程圖3為本發明實施例2解碼器的框圖4為本發明實施例3四狀態編碼器網格圖上增強Viterbi解碼方法的示意
圖5為本發明實施例3增強解碼方法的流程圖； 圖6為本發明實施例4解碼器的框圖。
具體實施例方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是 全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造 性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。 實施例l
本實施例公開一種增強解碼方法，如圖2所示，該方法包括如下步驟 101,沿最大似然倖存路徑進行回溯，輸出與之對應的一組最大似然解碼序列。
102，沿該最大似然倖存路徑進行再次回溯，當回溯到不可靠節點改沿竟爭 路徑進行回溯，並在經過不可靠節點之後的其它節點仍沿著倖存路徑進行回溯， 當回溯長度與預定回溯長度相等時，獲取從不可靠節點開始的回溯路徑。
103，將上述獲取到的回溯路徑轉換為與之對應的比特序列，該比特序列即 為解碼結果。
104, 用上述查找到的解碼結果替換沿最大似然路徑回溯後得到的最大似然 解碼序列中與所述回溯路徑對應位置的解碼結果。
105, 輸出在最大似然解碼序列中替換過解碼結果後的解碼序列。 在現有技術當中，本實施例所提供的方案具有如下有益效果減少了回溯
過程中的運算量，降低了對系統的要求，使得增強解碼在DSP軟體上的實現變 得更加容易。 實施例2
為了實施例l所描述的增強解碼方法，本實施例公開提供了一種解碼器， 如圖3所示，該裝置包括最大似然倖存模塊20,獲取衝莫塊21,轉換模塊22， 替換模塊23，輸出模塊24。
最大似然倖存模塊20用於沿最大似然倖存路徑進行回溯並輸出與之對應的 一組最大似然解碼序列；獲取模塊21用於獲取從不可靠節點開始的、並且回溯 長度與預定回溯長度相等的回溯路徑；轉換模塊22用於將獲取模塊所獲取的回 溯路徑轉換為對應的解碼結果；替換模塊23用於用經轉換模塊22轉換後得到 解碼結果替換最大似然倖存模塊20所輸出的最大似然解碼序列中與所述回溯路徑對應位置的解碼結果；輸出模塊24用於輸出經替換模塊23替換過解碼結果 後的解碼序列。 實施例3
本實施例結合四狀態的編碼器網格圖具體描述一種增強Viterbi解碼方法的 過程，如圖4所示，該方法包括
設在該方法中共經過n個時刻的狀態轉移，分別用t(O), t(l)， ......t(n)
表示；四個狀態分別用S0， Sl， S2, S3表示；如圖4所示最上面用粗線條畫出 的路徑代表按照一般Viterbi解碼算法回溯得到的最大似然倖存路徑，在本實施 例的增強Viterbi解碼算法中，接收到用戶輸入的不可靠節點的數量，設該數量 為M-1，並沿著這條最大似然倖存路徑在網格圖上挑選M-1 (M-Kn)個認為 可能出錯的節點，即不可靠節點，並依次標記為S(l)到S(M-1),其中該M-1個 不可靠節點挑選的方法主要包括
根據圖4可知在每個節點都有兩條路徑同時到達，分別是倖存路徑和竟爭 路徑，將每個節點的倖存路徑和竟爭路徑的累積度量之差記為MetricDiff，尋找 MetricDiff最小的M- 1個節點即為本實施例所需的M-l個不可靠節點。
在本實施例中預先由用戶輸入指定的回溯長度，當回溯到終點該指定的回 溯長度即為預定回溯長度，設該預定回溯長度為L。
如圖5所示，該方法還包括如下步驟
301，沿著最大倖存路徑進程回溯，當回溯到終點(即t (0)時刻的S0狀 態的節點)時，輸出對應的一組解碼序列，該解碼序列即為最大似然i爭碼序列。
302,對該最大似然解碼序列進行CRC校驗並判斷CRC校驗的結果是否正 確，如果正確，則執行步驟311;否則執行步驟303。
303，沿著該最大似然倖存路徑進行再次回溯，當回溯經過S ( 1 )節點時， 改為沿竟爭路徑進行回溯並開始記錄回溯長度。
8設該S ( 1 )節點為t ( 6 )時刻的SO狀態節點(參照圖4 )
304，在S ( 1)節點以後的其它節點仍舊沿倖存路徑(該倖存路徑是在經過
上述其它節點中的每個節點時，經過分支度量、路徑度量、加比選運算後所計
算出來的倖存路徑)進行回溯。
305，當在不可靠節點開始記錄的回溯長度與預定回溯長度(即L)相等時，
將從不可靠節點開始到回溯長度等於L為止的回溯路徑輸出。 設此時到達t(3)時刻的SO狀態節點(參照圖4所示)。 在本實施例的技術方案中預定回溯長度是由用戶輸入的，因此是具有可調
整性的，也即是說從不可靠節點開始的回溯長度也具備了這種可調整性。與現
有技術當中從不可靠節點開始的回溯長度是固定回溯到終點相比，本實施例的
方案更加具備靈活性，可以根據系統的資源條件以及誤碼率等因素調整預定回
溯長度，以便為解碼過程設置一個適合的預定回溯長度。
306,將該回溯路徑轉換成對應的比特序列，該比特序列即為解碼結果A。 307，複製最大似然解碼序列，並在該最大似然解碼序列中查找到與上述回
溯路徑對應位置的解碼結果B。
即在該最大似然解碼序列中查找出從t ( 6 )時刻的S0狀態節點開始到t(3 )
時刻的S (0)狀態為止對應的解碼結果B。
308, 用上述再次回溯過程中解碼結果A替換最大似然倖存序列中的解碼結 果B。
309, 輸出含有上述解碼結果A的解碼序列。
310，對上述解碼序列進行CRC校驗並判斷CRC校驗的結果正確，如果正 確，則執行步驟311,否則執行步驟303。
若判斷CRC校驗的結果不正確，則對於不可靠節點S (2)，重複上述303 到309步驟，每次重複時將303到309步驟中的S ( 0)替換成S ( 2 )並進行相
9應的執行。依次類推，不可靠節點S (3)到S (M-l )也如上述步驟執行。
在現有技術的增強解碼方法中，因為其運算量大，所以不可靠節點的個數 一般為2,在本實施例中的增強解碼方法中，因為預定回溯長度為具有可調整性， 所以當預定回溯長度的值小時，每次的回溯運算量也隨著降低，那麼不可靠節 點的個數的取值便可以增大，本實施例中可以取值到8。即預定回溯長度的值越 小，不可靠節點個數的取值就可以越大，越可以在一定程度上降低解碼時的誤 碼率。
311，輸出正確的解碼序列。
若共進行過M遍的回溯過程，則最後共輸出M組解碼序列第l組是沿著 最大似然倖存路徑回溯所得到的解碼序列；其餘M-1組是沿著新形成的路徑回 溯所得到的解碼序列，將以上生成的M組解碼序列按照回溯的先後順序標記為 Path(O),Path(l)，...，Path(M-l)。對這M組解碼序列按照回溯的先後順序作循環冗 餘碼(CRC )校驗，該CRC校驗的過程中遇到正確的解碼序列即作為最終的譯 碼輸出。
在現有技術的增強解碼方法中，若總共進行M次回溯過程，那麼從回溯運 算量的角度而言最大是M倍的回溯運算量，而本發明實施例的增強解碼方法， 最大是ML/n倍的回溯運算量(L為預定回溯長度，n代表有n個時態，L<n), 即本發明實施例取得了降低回溯過程中的運算量的有益效果。並且本實施例的 增強解碼方法可以在運算量受到限制的DSP軟體上得以實現。 實施例4
為了方便實施例2的方法的實現，本實施例具體描述一種解碼器，如圖6
所示，該解碼器包括接收模塊40,第一接收^f莫塊41，最大似然倖存模塊46,
獲取模塊42，轉換模塊43,替換模塊44，輸出模塊45,校驗模塊47。
接收模塊40，用於接收用戶輸入的預定回溯長度；第一接收模塊41用於接 收用戶輸入的不可靠節點的個數；最大似然倖存模塊46用於沿最大似然倖存路 徑進行回溯並輸出與之對應的一組最大似然i,碼序列；當進4亍再次回溯時，獲取模塊42用於獲取從不可靠節點開始的、並且回溯長度與預定回溯長度相等的 回溯路徑；轉換模塊43用於將獲取模塊42獲取的回溯路徑轉換為對應的解碼 結果；替換模塊44用於用經轉換模塊43轉換後的解碼結果替換最大似然解碼 序列中與所述回溯路徑對應位置的解碼結果；輸出模塊45用於輸出經替換模塊 44替換過解碼結果的解碼序列；校驗模塊47用於對最少似然倖存模塊46及輸 出模塊45輸出的解碼序列按照回溯的先後順序進行CRC校驗並在遇到正確的 解碼序列時輸出該解碼序列。
其中，第一接收才莫塊41所接收到的不可靠節點的個數與所述接收模塊40 接收到的預定回溯長度成反比；獲取模塊42是獲取從第一接收模塊41接收到
的其中一個不可靠節點開始的回溯路徑。
進一步地，在本實施例中獲取模塊42包括記錄單元421,輸出單元422。 記錄單元421用於當再次回溯過程中回溯到不可靠節點時開始記錄回溯長
度；輸出單元422用於當記錄單元421記錄的回溯長度與預定回溯長度相等時，
輸出從不可靠節點開始的所有回溯路徑。
進一步地，在本實施例中替換模塊44包括複製單元441，查找單元442,
替換單元443。
複製單元441用於複製沿最大似然倖存路徑回溯時所輸出的最大似然解碼 序列；查找單元442用於在複製單元441複製的最大似然解碼序列中查找到與 所述回溯路徑對應位置的解碼結果；替換單元443用於用再次回溯過程中的所 述解碼結果替換查找單元442查找到的解碼結果。
本發明實施例主要運用於通信領域對接收到的編碼進行解碼時。隨著網絡
技術的發展有可能應用到本領域的其它場景，也有可能轉用到類似或者相近的 技術領域上去。
通過以上的實施方式的描述，所屬領域的技術人員可以清楚地了解到本發 明可藉助軟體加必需的通用硬體平臺的方式來實現，當然也可以通過硬體，但 很多情況下前者是更佳的實施方式。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術估文出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算
機軟體產品存儲在可讀取的存儲介質中，如計算機的軟盤，硬碟或光碟等，包
括若干指令用以使得一臺解碼器執行本發明各個實施例所述的方法。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於 此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到 變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應 所述以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1、一種增強解碼方法，其特徵在於，包括獲取從不可靠節點開始的、並且回溯長度與預定回溯長度相等的回溯路徑；將所述回溯路徑轉換為對應的解碼結果；用所述解碼結果替換最大似然解碼序列中與所述回溯路徑對應位置的解碼結果；輸出替換過解碼結果的解碼序列。
2、 根據權利要求1所述的增強解碼方法，其特徵在於，該方法還包括 接收用戶輸入的預定回溯長度。
3、 根據權利要求1所述的增強解碼方法，其特徵在於，所述獲取從不可靠 節點開始的、並且回溯長度與預定回溯長度相等的回溯路徑包括當再次回溯過禾呈中回溯到不可靠節點時開始記錄回溯長度； 當記錄的回溯長度與預定回溯長度相等時，輸出從不可靠節點開始的所有 回溯i洛徑。
4、 根據權利要求3所述的增強解碼方法，其特徵在於，所述用所述解碼結 果替換最大似然解碼序列中與所述回溯路徑對應位置的解碼結果包括複製沿最大似然倖存路徑回溯時所輸出的最大似然解碼序列； 在所述最大似然解碼序列中查找到與所述回溯路徑對應位置的解碼結果； 用所述再次回溯過程中的所述解碼結果替換所述最大似然解碼序列中的譯 碼結果。
5、 根據權利要求1至4中任意一項所述的增強解碼方法，其特徵在於，該 方法還包括接收用戶輸入的不可靠節點的個數；所述獲取從不可靠節點開始的回溯路徑為獲取從其中一個不可靠節點開 始的回溯路徑。
6、 根據權利要求5所述的增強解碼方法，其特徵在於，所述不可靠節點的個數與預定回溯長度成反比。
7、 一種解碼器，其特徵在於，包括獲取模塊，用於^fL叢不可靠節點開始的、並且回溯長度與預定回溯長度相等的回溯;洛徑；轉換模塊，用於將所述回溯路徑轉換為對應的解碼結果；替換模塊，用於用所述解碼結果替換最大似然解碼序列中與所述回溯路徑對應位置的解碼結果；輸出模塊，用於輸出替換過解碼結果的解碼序列。
8、 根據權利要求7所述的解碼器，其特徵在於，該裝置還包括 接收模塊，用於接收用戶輸入的預定回溯長度。
9、 根據權利要求7所述的解碼器，其特徵在於，所述獲取模塊包括 記錄單元，用於當再次回溯過程中回溯到不可靠節點時開始記錄回溯長度； 輸出單元，用於當記錄的回溯長度與預定回溯長度相等時，輸出從不可靠節點開始的所有回溯路徑。
10、 根據權利要求9所述的解碼器，其特徵在於，所述替換模塊包括 複製單元，用於複製沿最大似然倖存路徑回溯時所輸出的最大似然解碼序列；查找單元，用於在所述最大似然解碼序列中查找到與所述回溯路徑對應位 置的解碼結果；替換單元，用於用所述再次回溯過程中的所述解碼結果替換所述最大似然 解碼序列中的解碼結果。
11、 根據權利要求7至10中任意一項所述的解碼器，其特徵在於，該裝置 還包括第 一接收模塊，用於接收用戶輸入的不可靠節點的個數； 所述獲取模塊是獲取從第 一接收模塊接收到的其中 一個不可靠節點開始的 回溯路4聖。
12、 根據權利要求ll所述的解碼器，其特徵在於，所述第一接收模塊所接 收到的不可靠節點的個數與所述接收模塊接收到的預定回溯長度成反比。
全文摘要
本發明的實施例公開了一種解碼器及增強解碼方法，涉及通信領域，解決了現有技術在DSP軟體裡實現增強Viterbi解碼算法的過程中運算量過大的問題。本發明實施例中增強解碼方法包括獲取從不可靠節點開始的、並且回溯長度與預定回溯長度相等的回溯路徑；將所述回溯路徑轉換為對應的解碼結果；用所述解碼結果替換最大似然解碼序列中與所述回溯路徑對應位置的解碼結果；輸出替換過解碼結果的解碼序列。本發明實施例中的解碼器接收到編碼時按照上述增強解碼方法執行解碼過程。本發明實施例主要應用在通信系統中。
文檔編號H03M13/41GK101488764SQ200910008300
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月20日 優先權日2009年2月20日
發明者強 張 申請人:深圳華為通信技術有限公司