專利名稱：解碼裝置、網(wǎng)格處理器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在具有針對Turbo解碼和維特比(Viterbi)解碼的解碼器的解碼裝置、一種網(wǎng)格處理器(trellis processor)及一種用于操作該解碼裝置的方法。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，例如，在移動無線電系統(tǒng)中，在達到要求之后，在發(fā)送端對要發(fā)送的信號進行信道編碼。信道編碼的目的是給要發(fā)送的信號增加冗余碼，該冗余碼可用作盡可能沒有任何錯誤地恢復(fù)通過受到了干擾的信道所傳送的信號。在這種情況下，通過有目的地將冗余碼導(dǎo)入要發(fā)送的信號來實現(xiàn)對有效的差錯防護。
有多種編碼/解碼方法用于編碼和解碼要發(fā)送的信號傳統(tǒng)的卷積編碼器和卷積解碼器(維特比解碼器)在傳統(tǒng)的卷積解碼器中，在碼元估計器與序列估計器之間存在差別(distinction)，該碼元估計器根據(jù)碼元方向(symbolwise)算法進行操作。碼元估計器的具體形式是所謂的MAP碼元估計器(MAP＝最大后驗值)，其根據(jù)所謂的MAP算法進行操作。MAP碼元估計器具有能實現(xiàn)最低可能的誤碼率的優(yōu)點。
均衡器(或者瑞克(rake)接收器)提供已傳送碼元或比特的估計值，將其作為軟輸入值(符號位加可靠信息項)提供到解碼器。然后，軟輸入值仍包括冗余碼，從其中解碼器可試圖恢復(fù)不帶冗余碼的原始未編碼值。在這種情況下，可以提供硬解碼決定值(硬輸出)，該值由最大似然路徑的比特序列產(chǎn)生。另外，也可以提供軟解碼決定值(軟輸出)，在其中最大似然路徑的比特序列與其他可能存在競爭路徑有關(guān)。還具有基于碼元估計器并相應(yīng)地考慮到競爭轉(zhuǎn)移而得到的軟解碼決定值。
Turbo編碼器一種近些年發(fā)展起來并被使用的信道編碼方法采用了二進制、鏈接遞歸系統(tǒng)卷積碼，對其已建立了標(biāo)記“Turbo碼”。特別是當(dāng)傳送具有超過1000位(碼元)的相當(dāng)大的數(shù)據(jù)塊時，相對于通常使用的傳統(tǒng)編碼器，Turbo編碼器能提供顯著改進的差錯防護。
為了解碼這種Turbo碼，在接收器端使用迭代Turbo碼解碼器——在下文中標(biāo)記為Turbo解碼器。Turbo解碼器包括以反饋形式彼此交織在一起的至少兩個二進制循環(huán)卷積解碼器的級聯(lián)。為了盡可能沒有任何錯誤地恢復(fù)通過受到了干擾的傳播路徑傳送的系統(tǒng)信息，Turbo解碼器反轉(zhuǎn)Turbo編碼并采用外加在系統(tǒng)信息上的冗余碼值。
例如，在被認(rèn)為是最接近的現(xiàn)有技術(shù)的、作者是Peter Jung的書“analysis und Entwurf digitaler Mobilfunksysteme”[“Analysis andDesign of Digital Mobile Radio Systems”]，Stuttgart，B.G.Tubner，1997，特別是在第343頁至第368頁中描述了上述Turbo解碼器的精確結(jié)構(gòu)和精確功能。
Turbo碼具有如下優(yōu)點1、Turbo碼即使對于短數(shù)據(jù)塊也允許很高的傳輸質(zhì)量，并因此特別適用于語音傳輸。
2、借助于Turbo碼，當(dāng)傳輸很大的數(shù)據(jù)量時，能實現(xiàn)對差錯防護的顯著改進。
3、Turbo碼特別適用于那些必須靈活提供多種不同服務(wù)和應(yīng)用的通信系統(tǒng)，如數(shù)字蜂窩移動無線電系統(tǒng)的情況。
然而，Turbo碼相比于傳統(tǒng)的編碼器有以下不利之處1、Turbo碼的解碼比在其解碼中不執(zhí)行遞歸迭代步驟的傳統(tǒng)卷積碼的解碼要復(fù)雜的多。
2、在按照(log)MAP原理(MAP＝最大后驗值)設(shè)計單個卷積解碼器的Turbo解碼方法中，為了能實現(xiàn)預(yù)期的傳輸質(zhì)量，必須絕對知道或者足夠精確地估計接收信號的可能的時間變化幅度和干擾信號的可能的時間變化。對于最大logMAP解碼器，僅相對地了解這些數(shù)值是必要的，盡管伴隨著性能的損失。為了實現(xiàn)預(yù)期的解碼質(zhì)量，Turbo解碼器必須知道通常由干擾分布的合成白噪聲的幅度和變化。由于移動無線電信道的時間變化，這在移動無線電中通常是不可能的。然而，如果不能精確地知道該幅度和變化，將顯著地減少與傳統(tǒng)的卷積碼相比、使用Turbo碼所能達到的解碼質(zhì)量的提高。
由于上述原因，現(xiàn)代移動無線電系統(tǒng)中的解碼裝置應(yīng)該能解碼Turbo碼和傳統(tǒng)的卷積碼。
迄今，通過為每種不同的解碼分別提供相應(yīng)的解碼器已經(jīng)解決了此問題。這些解碼器中的每一個都有自己的數(shù)據(jù)路徑，在該數(shù)據(jù)路徑中排列該解碼器的元件，還具有專用存儲器，在各種情況下其只能被此解碼器精確地分配。除了這些元件，相應(yīng)的解碼器顯示了分配給它的專用數(shù)據(jù)輸入，并也典型地顯示了專用數(shù)據(jù)輸出。最后，在彼此分離的各種情況下，也提供了解碼器的其他功能的元件。
然而，現(xiàn)在的和未來的移動無線電系統(tǒng)要滿足于在更小的空間中具有更強大的功能性的集成系統(tǒng)的需求，以便從而提供一種成本有效的系統(tǒng)。這是由成本壓力的事實所產(chǎn)生的，特別是在移動無線電系統(tǒng)中，在彼此間的功能基本相同以及在質(zhì)量上也相同的系統(tǒng)中，該成本壓力在商業(yè)上已成為決定性的因素。由于這個原因，提供一種其中由于針對不同的數(shù)據(jù)信道出現(xiàn)了功能性相同的單元的事實而引起了不必要的冗余的系統(tǒng)是達不到預(yù)期目的和日益不再被接受的。特別是在傳送很大數(shù)據(jù)量的情況下，由于不得不給這些存儲器提供很大尺寸，在存儲器方面的情況特別嚴(yán)重。從而，在半導(dǎo)體芯片上，這種存儲器是芯片面積的決定因素。因此，需要至少部分地共同利用這些芯片面積確定功能塊。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種在電路方面簡化了的解碼裝置，以及提供一種用于操作此解碼裝置的方法。
按照本發(fā)明，該目的是通過具有權(quán)利要求1和2的特征的解碼裝置、具有權(quán)利要求22的特征的網(wǎng)格處理器以及具有權(quán)利要求23和24的特征的兩種方法來實現(xiàn)的。
因此，提供了— 一種具有針對Turbo解碼和維特比解碼的至少一個解碼器的解碼裝置，具有針對卷積碼的維特比解碼的至少一個第一數(shù)據(jù)路徑，并具有針對Turbo碼的解碼的至少一個第二數(shù)據(jù)路徑，具有公共存儲器，該存儲器具有多個單獨存儲區(qū)域，其能夠在維特比模式下通過第一數(shù)據(jù)路徑，而且在Turbo模式下通過第二數(shù)據(jù)路徑分配至少一個存儲區(qū)域(權(quán)利要求1)。
— 一種具有針對Turbo解碼和維特比解碼的至少一個解碼器的解碼裝置，具有針對卷積碼的維特比解碼的至少一個第一數(shù)據(jù)路徑，并具有針對Turbo碼的解碼的至少一個第二數(shù)據(jù)路徑，針對Turbo解碼和維特比解碼，其能夠共同利用第一數(shù)據(jù)路徑與第二數(shù)據(jù)路徑中的至少一部分(權(quán)利要求2)。
— 一種網(wǎng)格處理器，特別是針對按照本發(fā)明的解碼裝置，其中，該網(wǎng)格處理器可以在針對卷積碼的維特比解碼模式下和針對Turbo碼的解碼模式下進行操作，其中，在不同的操作模式下，該網(wǎng)格處理器至少部分地共同使用數(shù)據(jù)路徑和存儲區(qū)域(權(quán)利要求22)。
— 一種用于操作這種解碼裝置的方法，其中采用精確維特比算法實現(xiàn)至少一個第一解碼和/或采用MAP算法或Turbo碼實現(xiàn)至少一個第二解碼(權(quán)利要求23)。
— 一種用于操作這種解碼裝置的方法，其中在存儲器中存儲整個格子圖的追溯(traceback)值(權(quán)利要求24)。
可以從從屬權(quán)利要求以及從參照附圖的描述中得到本發(fā)明的有益的改進和發(fā)展。
本發(fā)明所基于的思想是允許在公共的局部存儲區(qū)域上操作所有不同的解碼器功能。另外，或作為可選形式，也可以提供共同地利用不同操作模式的多種解碼器功能的至少一部分。本發(fā)明是基于這樣的理解，多種解碼器功能是冗余的，也就是說在不同的解碼模式下是雙重出現(xiàn)的。
另外，在解碼裝置中，通常只有一個解碼模式是有效的，以致于有必要精確的為有效操作模式提供單個的存儲器。因此，能避免為多種解碼操作模式提供兩個或多個單獨的存儲器。僅僅有必要保證根據(jù)最大需求存儲器尺寸來設(shè)計存儲器尺寸，典型地是針對Turbo解碼的存儲器尺寸。
另外，提供了一種控制裝置，其用于設(shè)計相對于各種操作解碼模式的存儲空間占用率。特別是，在這種情況下，必須將為不同的解碼功能而特別提供的存儲區(qū)域分配給各個解碼模式。除了使用了解碼裝置的公共存儲器以外，從而能夠共同使用無論如何都將出現(xiàn)的硬件數(shù)據(jù)路徑，例如，對于Turbo解碼和維特比解碼的ACS單元(ACS＝Add-Compare-Select加—比較—選擇)和針對轉(zhuǎn)換量度確定的單元，其在高并行實現(xiàn)的情況下，能有效地減少芯片面積。
在一種有利的改進中，特別地，以硬布線邏輯形成該解碼器的數(shù)據(jù)路徑區(qū)域。然而，也可以想象不同的改進，例如，通過程序控制單元來實現(xiàn)這些元件。
將第一數(shù)據(jù)路徑設(shè)計用于維特比解碼，并將第二數(shù)據(jù)路徑設(shè)計用于Turbo解碼。
在第一種改進中，可將第一數(shù)據(jù)路徑設(shè)計用于所謂的硬輸出維特比算法解碼。在一種特殊的有利改進中，可以在此情況下提供精確硬輸出維特比算法，因此在所述算法的情況下，不執(zhí)行基于窗口的解碼。在第二種改進中，可將第一數(shù)據(jù)路徑設(shè)計用于軟輸出維特比算法解碼。因此，可將SOVA和HDVA理解為維特比解碼的特定形式。
在一種改進中，可在logMAX模式或在MAXlogMAP模式下將第二數(shù)據(jù)路徑作為部分Turbo解碼來操作。MAP解碼模式包括前向和后向遞歸，在這里碼元方向的估計是有效的。因此，MAP解碼模式是Turbo解碼器的一部分，其位于兩個MAP步驟之間，另外也執(zhí)行Turbo塊交織或Turbo塊解交織。因此，可將MAP、logMAP與MAXlogMAP理解為Turbo碼解碼的特定形式。
例如，解碼裝置的數(shù)據(jù)路徑的共同使用的元件可以是ACS單元或BM單元(BM＝Branch Metric分支量度)，其用于轉(zhuǎn)換量度確定。例如，在Turbo解碼模式下和維特比解碼模式下使用的共同使用的存儲區(qū)域可以是用于存儲軟輸入數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換量度數(shù)據(jù)和所謂的log似然比率數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域。另外，當(dāng)然也能想象到不同的存儲區(qū)域分配。
在本發(fā)明的一種改進中，將公共存儲器的存儲區(qū)域設(shè)計用于存儲追溯(traceback)值。在一種有利的改進中，在其中存儲整個格子圖的追溯值，以使得在BTFD情況下(隱蔽(Blind)傳送格式檢測；關(guān)于BTFD，見3GPP TS 25.212下的3GPP規(guī)格，“多路復(fù)用與信道編碼(Multiplexing and channel coding)”，特別在第10頁)，僅有可能從格子圖中的不同起始瞬間來實現(xiàn)追溯步驟。僅需執(zhí)行一次帶有新狀態(tài)量度的確定的前向遞歸。
在本發(fā)明的一種改進中，提供了一種控制裝置，其限定解碼器的操作模式。因此，由存儲裝置來執(zhí)行針對各個操作模式而預(yù)先限定的存儲器分配。典型地，所述存儲器分配是由從控制裝置向各個存儲器饋送的控制信號來實現(xiàn)的。另外，由控制裝置定義解碼器的各個操作模式。為此目的，控制裝置和/或存儲器包含多路復(fù)用器或者具有多路復(fù)用器的功能。借助于該多路復(fù)用器，能按照依賴于各個操作模式的方式將存儲器分配成各種存儲器分配。特別地，但非必要的，多路復(fù)用器可以按照硬布線邏輯的方式形成，并且是解碼器的一部分。
在一種可選的改進中，可以在作為程序控制單元而形成的控制裝置中執(zhí)行多路復(fù)用器的功能。例如，這樣的程序控制單元可以是微控制器、微處理器、信號處理器或其他同類元件。
在一種有利的改進中，通過控制裝置固定地指定存儲器的存儲區(qū)域占用率以用于各個數(shù)據(jù)路徑并從而用于各個操作模式。
在一種特別有利的改進中，至少部分地，有利地，甚至完全地以硬件形成按照本發(fā)明的解碼裝置。
在另外一種特別有利的改進中，由于按照本發(fā)明的解碼裝置，有可能實現(xiàn)精確維特比算法，其存儲整個格子圖的所謂的追溯信息項，而不會超出有限的存儲器尺寸。使用這種精確的、即不是基于窗口的維特比算法具有如下優(yōu)點
— 基于最大似然序列，該序列是在傳統(tǒng)硬件確定維特比算法的幫助下得到的，其可在通過狀態(tài)表(格子圖)的另外路徑中得到可靠的信息項——所謂的軟輸出信息項。與原始的、基于窗口的軟輸出維特比算法相比較，在這種情況下僅僅有必要沿著最大似然數(shù)據(jù)路徑的惟一競爭數(shù)據(jù)路徑更新可靠信息項。為格子圖的每一時間單元重新確定競爭路徑。
— 在BTFD操作模式(BTFD＝隱蔽傳送格式檢測)下，包含傳送塊尺寸和傳送塊數(shù)目的當(dāng)前已傳輸傳送格式對于在維特比模式下操作的接收器是未知的。更確切地，這必須依靠帶有連續(xù)的CRC編碼(CRC＝循環(huán)冗余碼校驗)的信道解碼從已知的一組可能的傳送格式中來確定。對于在維特比模式下操作的接收器，這意味著在格子圖中，從多個端點位置執(zhí)行帶有連續(xù)的CRC解碼的反饋(追溯)。然而，當(dāng)使用精確維特比算法時，由于已經(jīng)存儲了關(guān)于整個狀態(tài)表的追溯信息項，這將是有利的而又特別簡單的。特別地，在確定正確的傳送格式之后對最大似然序列的確定僅需要另外的“追溯”而不需要帶有量度累積的更新過的解碼。由于這些追溯信息項僅在超過各自的窗口后被存儲，這種情況下，傳統(tǒng)的基于窗口的、即不精確的維特比解碼也必須在確定了正確的傳送格式之后另外啟動維特比通道(帶有量度累積)。
因此，按照本發(fā)明的這種方法需要相當(dāng)少的時間，另外，相比于傳統(tǒng)方法所使用的系統(tǒng)資源也顯示了更大的性能經(jīng)濟。


下面將參照附圖中的說明詳細(xì)解釋本發(fā)明的典型實施例，其中圖1示出了具有兩個發(fā)送器和一個接收器的移動無線電系統(tǒng)的空中接口的示意圖；圖2示出了設(shè)置在圖1所示的接收器中的根據(jù)本發(fā)明的解碼裝置的方框圖；圖3(a)示出了被分成不同的存儲區(qū)域的存儲器的示意圖，依照圖2，其被用于根據(jù)本發(fā)明的解碼裝置中，并且也示出了在維特比解碼情況下(圖3(b))以及在Turbo碼解碼情況下(圖3(c))對此存儲器的典型分配。
在附圖的圖示中，除非特別說明，相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能相同的元件。
具體實施例方式
圖1示出了移動無線電系統(tǒng)的空中接口的示意圖。
在圖1中，附圖標(biāo)記1表示移動無線電系統(tǒng)。例如，該移動無線電系統(tǒng)可以是UMTS系統(tǒng)(通用移動電信系統(tǒng))或GSM系統(tǒng)(全球數(shù)字移動電話系統(tǒng))，但本發(fā)明不局限于這些移動無線電系統(tǒng)。在這種情況下，移動無線電系統(tǒng)1包括兩個發(fā)送器2、3與一個接收器4。不但能將發(fā)送器2、3與接收器4分配到基站，也能分配到移動臺。各個發(fā)送器2、3具有編碼器5、6、調(diào)制器7、8以及發(fā)送天線9、10。按照本發(fā)明，接收器具有接收天線11、解調(diào)器12與解碼器13。因此，在兩個發(fā)送器2、3與接收器4之間產(chǎn)生了兩個傳輸信道14、15。
在這種情況下，假定第一發(fā)送器2中的編碼器5是Turbo編碼器，其將輸入信號U1轉(zhuǎn)換為Turbo編碼后的輸出信號D1。作為示例，同等地假定第二發(fā)送器3中編碼器6是傳統(tǒng)的卷積編碼器，其將輸入信號U2轉(zhuǎn)換為卷積編碼后的輸出信號D2。
各個編碼器5、6接收數(shù)據(jù)碼元(比特)序列形式的數(shù)字輸入信號U1、U2。例如，輸入信號U1、U2攜帶有要傳送的語音信號。各個編碼器5、6將用于差錯防護的冗余碼加到輸入信號U1、U2上。差錯防護編碼后的數(shù)據(jù)信號D1、D2出現(xiàn)在編碼器5、6的輸出端，而后(按照一種沒有說明的方式)被交織并被劃分為具有預(yù)定長度的塊。各個調(diào)制器7、8將按此方式差錯防護編碼后的數(shù)據(jù)信號調(diào)制到載波信號上，在該載波信號被作為無線電信號通過各個天線9、10發(fā)射出去以前，其(同樣按照一種沒有說明的方式)被傳輸濾波器頻譜整形并被傳輸放大器放大。
接收天線11接收被環(huán)境的影響與在傳輸信道14、15中的無線電信號的干擾而受到了干擾的無線電信號，并將其饋送到解調(diào)器12。在最簡單的情況下，在接收器端的解調(diào)器12包括射頻級，其接收通過接收天線11接收到的無線電信號，并按照通常的方式通過下轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換為模擬接收信號。由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)以足夠高的采樣頻率對該模擬接收信號進行數(shù)字化，并且如果適當(dāng)?shù)脑?，通過連接到下游的數(shù)字濾波器進行帶寬限制。解調(diào)器12考慮發(fā)生在無線電信道中的信號干擾來均衡所接收到的無線電信號。
在解調(diào)器12的輸出端的已均衡數(shù)據(jù)信號D′以碼元序列的形式呈現(xiàn)，該碼元序列的元素是已傳輸?shù)牟铄e防護編碼后的數(shù)據(jù)信號的碼元的連續(xù)值估計值。按照本發(fā)明，將已均衡數(shù)據(jù)信號D′饋送到解碼裝置13。解碼后的輸出信號U′呈現(xiàn)在所述解碼裝置13的輸出端。另外，也有可能，在信道解碼器13中產(chǎn)生可靠的信息項，并在源解碼期間，按照有利的方式利用該可靠的信息項。
圖1中表示的移動無線電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能在Peter Jung的書中作了描述，“Analyse und Entwurf digitaler Mobilfunksysteme”，特別是在圖4.24中。此文獻的全部內(nèi)容，特別是關(guān)于所用的編碼器、解碼器及傳輸信道的結(jié)構(gòu)與功能，一并在本專利申請中作為參考。
下面將參照圖2和3更加詳細(xì)地解釋按照本發(fā)明的解碼裝置13的結(jié)構(gòu)和功能。圖2示出了設(shè)置在圖1的接收器中的按照本發(fā)明的解碼裝置的框圖。
按照本發(fā)明的解碼裝置13具有數(shù)據(jù)路徑區(qū)域20、存儲裝置21及控制裝置22。解碼器13還包括輸入端23，通過其能與連接到上游的解調(diào)器12的所謂軟輸入的輸入信號D′相耦合。為了更清楚，沒有在圖2中表示解碼裝置13的輸出端或多個輸出端。
存儲裝置21具有多路復(fù)用電路30，其一方面提供了作為存儲裝置21與數(shù)據(jù)路徑區(qū)域20之間的接口的擴展、另一方面提供了作為解碼裝置13的輸入端23與輸出端之間的接口的延伸。存儲裝置21還包括不同的存儲區(qū)域31～34，其能通過數(shù)據(jù)路徑區(qū)域20或輸入端23被分配。
在本典型實施例中，將存儲區(qū)域31設(shè)計用于緩沖存儲來自連接到上游的解調(diào)器12的軟輸入輸入信號D′。存儲區(qū)域32是所謂的追溯存儲器。在ACS步驟中(也就是表示對當(dāng)前時間的相關(guān)狀態(tài)的最有利的轉(zhuǎn)換的指針)，解調(diào)器12已在其中為每一時間單元的每一狀態(tài)存儲了決定結(jié)果，以使得在傳送整個格子圖之后，借助于這些決定結(jié)果，能確定通過所謂的追溯步驟的最大似然路徑。將解碼過程中計算的狀態(tài)量度存儲在存儲區(qū)域33中。存儲區(qū)域34是所謂的LLR(log似然比率)存儲器，例如，其中存儲了在Turbo碼解碼過程中得到的先驗數(shù)據(jù)或可靠數(shù)據(jù)。另外，存儲裝置21可另外或者可選地包含甚至更多的存儲區(qū)域，例如，在其中為輸入端與輸入端緩沖存儲數(shù)據(jù)，在其中為各個解碼方法在各種情況下特定地存儲在各個解碼方法的過程中所得到的信息項。同樣地，必須考慮用于在時間單元中確定的可能轉(zhuǎn)換量度的存儲區(qū)域，但沒有在此給出。
依靠控制裝置22能控制各種存儲器分配，從而控制解碼裝置13的操作模式。在這種情況下，依靠控制信號X預(yù)設(shè)特定的存儲占用率，該控制信號X從控制裝置22耦合到多路復(fù)用器裝置30種。例如，可以根據(jù)Turbo解碼或SOVA解碼來特定地選擇這種存儲占用率。
在本典型實施例中，多路復(fù)用裝置30是存儲裝置21的一部分，并因此呈現(xiàn)硬布線控制邏輯。
控制裝置22優(yōu)選地是程序控制單元，例如，微控制器、微處理器、信號處理器或同類元件。在一種可選的改進中，將多路復(fù)用器30的功能一并集成在控制裝置21表現(xiàn)出呈現(xiàn)的控制裝置21的功能。
將所謂的分支量度單元40、41設(shè)置在解碼裝置13的數(shù)據(jù)路徑區(qū)域20內(nèi)。為了通過軟輸入存儲區(qū)域31耦合輸入數(shù)據(jù)，將所述分支量度單元40、41連接到輸入端31。分支量度單元40、41包含用于計算分支量度數(shù)據(jù)的單元40，其下游連接到用于選擇分支量度數(shù)據(jù)的單元41。因此，分支量度單元40、41是用于對Turbo碼和維特比碼解碼進行傳輸量度確定的單元，在其中每一網(wǎng)格時間單元都計算該量度，將每種情況下的量度映射到連接下游的ACS單元42。因此在此處實現(xiàn)了選擇數(shù)據(jù)的分配。
所謂的ACS單元42(ACS＝Add-Compare-Select加—比較—選擇)連接分支量度單元40、41的下游。ACS單元在格子圖的幫助下執(zhí)行對在兩個狀態(tài)之間的最優(yōu)路徑的計算，在其中，對于格子圖的每一節(jié)點的每種情況，相互加數(shù)據(jù)及比較數(shù)據(jù)，然后，選擇最優(yōu)路徑。針對所有狀態(tài)和存儲區(qū)域32中的所有網(wǎng)格時間單元，ACS單元42以追溯數(shù)據(jù)的形式重新存儲當(dāng)前時間單元的考慮過的狀態(tài)的最佳轉(zhuǎn)換的指針(也就是ACS單元42的加與比較操作的結(jié)果)。在ACS操作期間所確定的狀態(tài)量度被存儲在存儲區(qū)域33中，并被從時間單元到時間單元地以新的值來改寫。
應(yīng)注意到，對于解碼裝置在logMAP模式下的操作，必須稍微地修改ACS單元。然而，此種修改對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是足夠已知的(見Steven S.Pietrobon，“Implementation and performance of aTurbo/MAP decoder”，International Journal of Satellite Communications，第16期，23～46頁，1998年)。為了計算新的狀態(tài)量度，給傳統(tǒng)的ACS單元配置另外的增加值，其作為來自比較操作(比較)的計算區(qū)別的特定功能產(chǎn)生。將此特定功能作為查找表來實現(xiàn)。如果查找表中有為其預(yù)分配的零點，該結(jié)果就是MAXlogMAP、HDVA或SOVA模式所需的普通ACS功能。
按連接ACS單元42下游的方式設(shè)置所謂的LLR單元43。在LLR單元43中，基于log似然比率的方法計算估計數(shù)據(jù)。LLR單元計算可靠的信息項，將該可靠的信息項目存儲在存儲區(qū)域34中，并按照要求通過Turbo反饋路徑45反饋該可靠的信息項。通過針對前向與后向遞歸的迭代網(wǎng)絡(luò)44，將ACS單元42連接到LLR單元43。
在輸出側(cè)，將LLR單元43連接到LLR存儲區(qū)域34，在LLR存儲區(qū)域34中存儲有由LLR單元43計算的相應(yīng)數(shù)據(jù)。另外提供Turbo反饋環(huán)路45，通過其將存儲在LLR存儲區(qū)域34的軟數(shù)據(jù)反饋給分支量度單元40。
在輸出側(cè)，ACS單元42通過迭代網(wǎng)絡(luò)44與追溯存儲區(qū)域43和狀態(tài)存儲區(qū)域33相連，因此可以將由ACS單元42計算的數(shù)據(jù)(網(wǎng)格中各個狀態(tài)的量度值)存儲在其中。另外，狀態(tài)量度存儲區(qū)域33通過迭代網(wǎng)絡(luò)44連接到ACS單元42的輸入端，以使得在此，在用于格子圖中的下一個時間單元的序列步驟中，再次使用已經(jīng)計算和存儲過的數(shù)據(jù)(狀態(tài)量度)。在傳統(tǒng)的維特比算法中，對網(wǎng)格中對前面的時間單元的已經(jīng)計算過的狀態(tài)量度的使用描述了前向遞歸。在Turbo或MAP解碼器中，在前向遞歸和后向遞歸中執(zhí)行對已經(jīng)計算過的狀態(tài)的重新使用。迭代網(wǎng)絡(luò)45中的前向與后向遞歸功能，作為特殊的部分，特別是在Turbo碼解碼的情況下，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是已知的，因此，下面不再對其進行詳細(xì)描述(關(guān)于此方面，見Peter Jung的書)。
將根據(jù)本發(fā)明的解碼裝置13設(shè)計用于Turbo編碼數(shù)據(jù)的解碼和借助于維特比算法的傳統(tǒng)解碼。因此，在數(shù)據(jù)路徑區(qū)域20中得到了下述兩條路徑針對Turbo碼的第一數(shù)據(jù)路徑在Turbo編碼的情況下，通過輸入端23在軟輸入存儲區(qū)域31中首先存儲要解碼的輸入數(shù)據(jù)。另外，或作為一種可選形式，也能直接處理要解碼的輸入數(shù)據(jù)，就如“在空中(on the fly)”那樣，以使得對于這些應(yīng)用(例如，對于沒有隨后的BTFD應(yīng)用的硬確定維特比)，根本不必緩沖存儲軟輸入數(shù)據(jù)。
將存儲在存儲器31中的這些數(shù)據(jù)按照需要從軟輸入存儲區(qū)域31中讀出，并耦合到數(shù)據(jù)路徑區(qū)域20中。因此，數(shù)據(jù)路徑區(qū)域20的Turbo碼數(shù)據(jù)路徑由分支量度單元40、41、ACS單元42、迭代網(wǎng)絡(luò)44和LLR單元43產(chǎn)生。此數(shù)據(jù)路徑還包括狀態(tài)量度存儲單元33、連接LLR單元43下游的LLR存儲單元34和反饋Turbo環(huán)路45。
針對維特比解碼的第二數(shù)據(jù)路徑除了輸入端23和軟輸入存儲區(qū)域31之外，針對維特比解碼的數(shù)據(jù)路徑同樣包括分支量度單元40、41及連接其下游的ACS單元42。另外，維特比數(shù)據(jù)路徑包括部分迭代網(wǎng)絡(luò)44，通過其將數(shù)據(jù)存儲在存儲區(qū)域32、33中，或?qū)?shù)據(jù)再次導(dǎo)入數(shù)據(jù)路徑(存儲區(qū)域33的數(shù)據(jù))，特別是導(dǎo)入到ACS單元中。
圖3(a)示出了根據(jù)本發(fā)明的存儲裝置21的示意圖，在這種情況下，將其分成8個存儲段。在此存儲裝置21的8個段是用附圖標(biāo)記51～58來標(biāo)明的?？梢越柚谟煽刂蒲b置22提供的控制信號X，預(yù)設(shè)存儲裝置21的操作模式。
在這種情況下，僅需假定兩種操作模式在第一操作模式下，借助于Turbo解碼，存儲耦合進來的數(shù)據(jù)，而在第二操作模式下，為此目的提供維特比算法。然而，不應(yīng)將本發(fā)明僅僅局限于這兩種模式，當(dāng)然能擴展到其他解碼模式或多于兩種解碼模式。
存儲裝置21通過雙向數(shù)據(jù)線連接到輸入端23和解碼裝置13的數(shù)據(jù)路徑區(qū)域中的相應(yīng)元件40、42、43、44，為了更清楚，沒有將其在圖3中示出。下面給出了對維特比解碼模式(圖3(b))的情況下與Turbo解碼模式(圖3(c))的情況下的存儲片段51～58的不同的存儲分配的詳細(xì)解釋維特比模式(圖3(b))在維特比模式下，將軟輸入數(shù)據(jù)存儲在存儲段51、54中，其因此形成了存儲區(qū)域31。在此情況下，將狀態(tài)量度數(shù)據(jù)存儲在存儲段52、53中，其形成了存儲區(qū)域33。在此維特比解碼模式下，另外將追溯數(shù)據(jù)存儲在存儲段55～58中，其形成了存儲區(qū)域32。因此，在硬決定維特比解碼模式下沒有提供LLR存儲區(qū)域34。
Turbo模式(圖3(c))在Turbo模式下，通過輸入端23，將軟輸入數(shù)據(jù)存儲在存儲段51、53中。所述存儲片段51、53形成了存儲區(qū)域31。將狀態(tài)量度數(shù)據(jù)存儲在存儲片段52中，其形成了存儲區(qū)域33。將LLR數(shù)據(jù)存儲在存儲片段55～58中，其形成了存儲區(qū)域34。因此，在Turbo解碼模式下沒有提供追溯存儲區(qū)域32。
在圖3(a)～(c)中規(guī)定的存儲空間段僅是以實例的方式來詳細(xì)說明的，然而，當(dāng)然也可以按照任意的其他方式來形成。
在圖3(b)和(c)中，應(yīng)注意，在維特比模式下和Turbo模式下按照功能相同的方式使用了存儲段51、52。由此，變得很清楚的是，特別地，在維特比解碼模式下和Turbo解碼模式下共同使用了數(shù)據(jù)路徑區(qū)域20的分支量度單元40、41、ACS單元42和部分迭代網(wǎng)絡(luò)44。
圖3(b)和(c)另外示出了，盡管在存儲元件21中共同使用了各個存儲區(qū)域31、33，其尺寸在維特比解碼模式下不需要和在Turbo解碼模式下有相同的大小。更確切地，對于不同的解碼模式，將各個存儲區(qū)域配置成不同的尺寸。
另外，在兩種解碼模式下也共同使用了剩余的存儲段。在特定的選擇操作模式的各個情況下，這是由存儲占用率定義的。這樣，通過按照被使用的操作模式之一的最大要求的存儲空間要求來設(shè)計存儲器，能最佳地使用存儲器21的資源。一個或多個其他解碼操作模式需要較小的存儲空間需求，因此其通常是滿足的。
典型地，但非必要地，Turbo解碼模式是有關(guān)存儲空間需求的確定性因素，從而在Turbo解碼模式下，存儲裝置21的存儲尺寸的設(shè)計必須根據(jù)存儲空間的需求來處理。下面給出了典型的數(shù)值例子來解釋相比于針對維特比和Turbo碼解碼的傳統(tǒng)解碼器，對存儲空間的節(jié)省。
不具有按照本發(fā)明的解碼裝置13時，需要下述存儲空間(假設(shè)將6比特用于軟輸入分辨率和UMTS規(guī)范編碼器，并假定用于維特比/SOVA的窗口長度＝5×約束長度)159 000比特Turbo模式21 000比特 基于窗口的維特比模式138 000比特按照基于窗口的維特比的SOVA318 000比特總數(shù)由于按照根據(jù)本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的解碼裝置，只要依照最大比特數(shù)來設(shè)計存儲器，而不必依照總的比特數(shù)，按照本發(fā)明的存儲器尺寸為159000字節(jié)，以使得在解釋性的實例中，可以將存儲器設(shè)計縮小了大約1/2。
本發(fā)明上面的描述基于移動無線電系統(tǒng)描述了按照本發(fā)明的解碼器。然而，本發(fā)明不應(yīng)被局限于其中，而是可以有利地用于具有編碼和解碼裝置的所有系統(tǒng)。
不應(yīng)將本發(fā)明局限于傳統(tǒng)的維特比解碼或傳統(tǒng)的Turbo解碼，而是可以擴展到基于最大似然(ML)logMAP——MAXlogMAP算法來解碼數(shù)據(jù)的所有解碼類型，而無論哪種設(shè)計。例如，除了傳統(tǒng)的維特比解碼模式和Turbo模式以外，這些解碼或網(wǎng)格處理器模式也是已經(jīng)提及的下述操作模式HOVA、SOVA、logMAP、MAXlogMAP。最后的三種解碼模式不但能用于傳統(tǒng)的、非鏈接卷積碼的軟輸出解碼，也能用于并行鏈接卷積碼的解碼(即，傳統(tǒng)的Turbo解碼)或者其他串聯(lián)鏈接卷積碼的解碼。另外，能夠想象并且也能應(yīng)用于ML、MAP、logMAP、MAXlogMAP均衡或其他迭代Turbo均衡。
總之，已經(jīng)描述了本發(fā)明所提供的解碼裝置，其不但能在Turbo解碼模式下、也能在維特比解碼模式下操作，其中能通過在兩種操作模式下以很精致但仍然簡單的方式共同使用來節(jié)省存儲空間資源和系統(tǒng)資源。
基于上面的描述，按照為弄清本發(fā)明原理與按照最佳實施方式的實際應(yīng)用的方式解釋了本發(fā)明，但是，盡管在本發(fā)明中給出了合適的改進，當(dāng)然還可以按照其他多種實施例的方式來實現(xiàn)本發(fā)明。
參考符號列表1 移動無線電系統(tǒng)2、3 發(fā)送器4 接收器5、6 編碼器7、8 調(diào)制器9、10 發(fā)送天線11接收天線12解調(diào)器13解碼裝置14、15傳輸信道20數(shù)據(jù)路徑區(qū)域21存儲裝置22控制裝置23輸入端30多路復(fù)用器31(軟輸入)存儲區(qū)域32(追溯)存儲區(qū)域33(狀態(tài)量度)存儲區(qū)域34LLR存儲區(qū)域40、41分支量度單元42ACS單元43(LLR)單元44迭代網(wǎng)絡(luò)45反饋Turbo環(huán)路51～58存儲段D1、D2在發(fā)送端進行了編碼的數(shù)據(jù)信號D′ 數(shù)據(jù)信號U1、U2輸入信號
U′輸出信號X 控制信號(針對操作模式)
權(quán)利要求
1.一種具有針對Turbo解碼和維特比解碼的至少一個解碼器的解碼裝置，具有針對卷積碼的維特比解碼的至少一個第一數(shù)據(jù)路徑(40、41、42、44)，并具有針對Turbo碼的解碼的至少一個第二數(shù)據(jù)路徑(40～45)，具有公共存儲器(21)，其具有多個單獨存儲區(qū)域(31～34)，其能夠在維特比模式下通過第一數(shù)據(jù)路徑(40～42、44)，而且在Turbo模式下通過第二數(shù)據(jù)路徑(40～45)分配至少一個存儲區(qū)域(31～34)。
2.一種具有針對Turbo解碼和維特比解碼的至少一個解碼器的解碼裝置，具有針對卷積碼的維特比解碼的至少一個第一數(shù)據(jù)路徑(40、41、42、44)，并具有針對Turbo碼的解碼的至少一個第二數(shù)據(jù)路徑(40～45)，針對Turbo解碼和維特比解碼，其能夠共同使用第一數(shù)據(jù)路徑(40～42、44)與第二數(shù)據(jù)路徑(40～45)中的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的解碼裝置，其特征在于提供具有多個單獨存儲區(qū)域(31～34)的公共存儲器(21)，其能夠在維特比模式下通過第一數(shù)據(jù)路徑(40～42、44)、而且在Turbo模式下通過第二數(shù)據(jù)路徑(40～45)分配至少一個存儲區(qū)域(31～34)。
4.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于根據(jù)Turbo解碼所需的存儲尺寸來設(shè)計所述公共存儲器(21)的存儲尺寸。
5.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于以硬布線邏輯方式形成所述解碼器(13)，特別是所述解碼器(13)的數(shù)據(jù)路徑(20)。
6.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于將第一數(shù)據(jù)路徑(40～42、44)設(shè)計用于硬輸出維特比算法解碼，特別是用于精確硬輸出維特比算法解碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于將第一數(shù)據(jù)路徑(40～42、44)設(shè)計用于軟輸出維特比算法解碼。
8.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于能在log MAP模式下，特別是在MAX log MAP模式下，將第二數(shù)據(jù)路徑(40～45)作為Turbo解碼的一部分來操作。
9.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于所述解碼器(13)的數(shù)據(jù)路徑(20)的共同使用的元件中的至少一個元件是ACS單元(42)。
10.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于所述解碼器(13)的數(shù)據(jù)路徑(20)的共同使用的元件中的至少一個元件是針對轉(zhuǎn)換量度確定的分支量度單元(40、41)。
11.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于提供至少一個共同使用的存儲區(qū)域(31)來存儲軟輸入數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于提供至少一個共同使用的存儲區(qū)域(32、33)來存儲追溯值和/或狀態(tài)量度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的解碼裝置，其特征在于可以將整個格子圖的追溯值存儲在用于存儲追溯值的存儲區(qū)域(32)中。
14.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于提供至少一個共同使用的存儲區(qū)域(34)來存儲來自Turbo解碼的log似然比率數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于提供控制裝置(22)，其限定所述解碼器(13)的操作模式，并從而限定了通過第一數(shù)據(jù)路徑(40～42、44)與通過第二數(shù)據(jù)路徑(40～45)實現(xiàn)解碼。
16.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于提供控制裝置(22)，其限定所述解碼器(13)的操作模式，并且針對各個操作模式，執(zhí)行預(yù)先定義的存儲分配。
17.根據(jù)權(quán)利要求15與16之一所述的解碼裝置，其特征在于所述控制裝置(22)和/或所述存儲器(21)包含多路復(fù)用器(30)或具有多路復(fù)用器(30)的功能。
18.根據(jù)權(quán)利要求15到17之一所述的解碼裝置，其特征在于以硬布線邏輯形成所述多路復(fù)用器(30)和/或所述控制裝置(22)，并且是所述解碼器(13)的一部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求15到17之一所述的解碼裝置，其特征在于所提供的控制裝置(22)是程序控制裝置，特別是微控制器或微處理器，其具有多路復(fù)用器的功能。
20.根據(jù)權(quán)利要求15到19之一所述的解碼裝置，其特征在于通過該控制裝置(22)為各個數(shù)據(jù)路徑(40-45)固定地指定該存儲器(13)的存儲區(qū)域占用率。
21.根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于至少部分地，特別是完全地以硬件形成所述解碼裝置。
22.一種網(wǎng)格處理器，特別是針對根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置，其特征在于該網(wǎng)格處理器可以在針對卷積碼的維特比解碼模式下和針對Turbo碼的解碼模式下進行操作，并且在不同的操作模式下，所述網(wǎng)格處理器至少部分地共同使用數(shù)據(jù)路徑和存儲區(qū)域。
23.一種用于操作根據(jù)前面的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置(13)或網(wǎng)格處理器的方法，其特征在于使用精確維特比算法實現(xiàn)至少一個第一解碼和/或使用MAP算法或Turbo解碼實現(xiàn)至少一個第二解碼。
24.一種用于操作根據(jù)權(quán)利要求1到22中的一個或多個權(quán)利要求所述的解碼裝置(13)或網(wǎng)格處理器的方法，其特征在于在存儲器(32)中存儲整個格子圖的追溯值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有針對Turbo解碼和維特比解碼的至少一個解碼器的解碼裝置，具有針對卷積碼的維特比解碼的至少一個第一數(shù)據(jù)路徑，并具有針對Turbo碼的解碼的至少一個第二數(shù)據(jù)路徑，具有公共存儲器，其具有多個單獨存儲區(qū)域，其能夠在維特比模式下通過第一數(shù)據(jù)路徑，而且在Turbo模式下通過第二數(shù)據(jù)路徑分配至少一個存儲區(qū)域。本發(fā)明也涉及一種網(wǎng)格處理器。本發(fā)明還涉及這樣的解碼裝置其中針對Turbo解碼和維特比解碼，可以能共同使用第一數(shù)據(jù)路徑的至少一部分與第二數(shù)據(jù)路徑的至少一部分。
文檔編號H03M13/41GK1531212SQ200410033089
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
發(fā)明者布克哈德·貝克爾, 延斯·貝爾克曼, 托馬斯·亨德爾, 亨德爾, 布克哈德 貝克爾, 貝爾克曼 申請人:印芬龍科技股份有限公司