專利名稱：高度并行最大后驗(yàn)概率(map)解碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及譯碼。特別地，本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行最大后驗(yàn)概率(MAP)解碼的新穎和改進(jìn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
“渦輪編碼”(Turbo coding)代表了在向前糾錯(cuò)(FEC)領(lǐng)域中所取得的重要進(jìn)步?，F(xiàn)在有很多種渦輪編碼方法，大多數(shù)的方法使用的是通過(guò)結(jié)合迭代解碼的交錯(cuò)步驟的多步獨(dú)立編碼步驟。這種組合提供了關(guān)于通信系統(tǒng)中噪聲容限的先前不可獲得的特性。那就是，渦輪編碼允許以使用先前已有向前糾錯(cuò)技術(shù)不能接受的Eb/No電平進(jìn)行通信。
很多系統(tǒng)都使用向前糾錯(cuò)技術(shù)，因此可以從渦輪解碼中獲得益處。例如，渦輪解碼可以改善無(wú)線衛(wèi)星鏈路的性能，在所述衛(wèi)星鏈路中，衛(wèi)星有限下行鏈路發(fā)射功率需要能以低Eb/No電平工作的接收機(jī)系統(tǒng)。在無(wú)線衛(wèi)星鏈路中使用渦輪解碼可以減少用于數(shù)字視頻廣播(DVB)系統(tǒng)的拋物面天線的尺寸，或換句話說(shuō)，允許發(fā)送更多的數(shù)據(jù)。
數(shù)字無(wú)線電信系統(tǒng)例如數(shù)字蜂窩網(wǎng)和PCS電話系統(tǒng)也使用向前糾錯(cuò)。例如，IS-95無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)和它的派生標(biāo)準(zhǔn)(如IS-95)規(guī)定使用卷積解碼來(lái)提供編碼增益增加系統(tǒng)容量的一種數(shù)字無(wú)線通信系統(tǒng)。一種實(shí)質(zhì)上是根據(jù)使用IS-95標(biāo)準(zhǔn)的用于處理RF信號(hào)的系統(tǒng)和方法在美國(guó)專利號(hào)5,103,459中有描述。該專利標(biāo)題為“一種用于在CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中產(chǎn)生信號(hào)波形的系統(tǒng)和方法”(System and Methodfor Generating Signal Waveforms in a CDMA Cellular Telephone System)，這項(xiàng)專利已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給受讓人，按參考資料(’459專利)在此全部引用。
很多類型的渦輪解碼需要比先前可獲得的FEC編碼技術(shù)更加復(fù)雜的電路。例如，許多渦輪編碼使用最大值后驗(yàn)概率(MAP)解碼器，這種解碼器比傳統(tǒng)的維特比結(jié)構(gòu)解碼器更加復(fù)雜。對(duì)于高數(shù)據(jù)速率設(shè)備來(lái)說(shuō)，較復(fù)雜的MAP解碼器可以減少數(shù)據(jù)傳輸能夠運(yùn)行的數(shù)據(jù)速率。因此，人們對(duì)具有高數(shù)據(jù)速率的MAP解碼器的期望很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于執(zhí)行最大后驗(yàn)概率(MAP)解碼的新穎和改進(jìn)技術(shù)，并把其具體應(yīng)用于渦輪或迭代編碼技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，把一組MAP解碼器并應(yīng)用于要解碼的幀碼元估值的不同部分。每個(gè)MAP解碼器產(chǎn)生對(duì)接收碼元估值部分的判決。在一個(gè)實(shí)施例中，生成了初始值。MAP解碼器使用初始值來(lái)開(kāi)始對(duì)幀中間開(kāi)始的每一部分解碼。


本發(fā)明的特性、目的和優(yōu)勢(shì)通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明將變得更加明顯。附圖各處參考字符表示等同部分，其中圖1A和1B是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例配置的渦輪編碼器的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例配置的交織器的框圖；圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例配置的PN編碼生成器框圖；圖5A和5B是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例配置的解碼器的框圖；圖6是說(shuō)明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例運(yùn)行的圖表；圖7是說(shuō)明本發(fā)明另一實(shí)施例運(yùn)行的圖表。
圖8是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例運(yùn)行過(guò)程的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種用于執(zhí)行渦輪解碼的新穎、改進(jìn)的技術(shù)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例是在數(shù)字蜂窩電話系統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行討論的。雖然在這樣的環(huán)境中使用是具有優(yōu)勢(shì)的，本發(fā)明的不同實(shí)施例也可以在不同的環(huán)境、配置或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中結(jié)合使用，這些系統(tǒng)包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)和金屬線通信系統(tǒng)，例數(shù)字電纜和電話系統(tǒng)。
通常，這里所討論的不同系統(tǒng)可能使用軟件控制處理器、集成電路或分立邏輯電路構(gòu)成，但在集成電路中實(shí)施較佳。本申請(qǐng)中引用的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號(hào)、碼元和碼片可以由電壓、電流、電磁波、磁場(chǎng)或粒子、光場(chǎng)或粒子，或其組合有利代替。另外，每個(gè)框圖中的模塊可以用硬件或方法步驟代替。
圖1A是根據(jù)本發(fā)明配置的蜂窩電話系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。為了處理電話呼叫或其他通信，用戶單元10通過(guò)RF信號(hào)和基站12接合?；?2通過(guò)基站控制器(BSC)14和公用交換電話網(wǎng)絡(luò)接合。
圖1B是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例配置的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。上行鏈路站40發(fā)射包含信息，例如電視節(jié)目，的RF信號(hào)給衛(wèi)星42。衛(wèi)星42對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行中繼，使其返回地球，由接收機(jī)44將RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
圖2是根據(jù)使用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例配置的較佳發(fā)送系統(tǒng)框圖。發(fā)送系統(tǒng)可以用于用戶單元10、基站12或上行鏈路站40等其他生成發(fā)送用數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)中。所示的發(fā)送處理僅代表本發(fā)明的一種可能實(shí)施例，其他很多發(fā)送處理方案可以通過(guò)使用不同的本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)70提供給用于產(chǎn)生給定的各預(yù)定數(shù)量接收數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)和數(shù)據(jù)的CRC生成器72。
所得數(shù)據(jù)塊被提供給用于產(chǎn)生提供給信道交織器78的編碼碼元的渦輪編碼器76。編碼碼元通常包括原始數(shù)據(jù)的重發(fā)(系統(tǒng)碼元)，以及一個(gè)或多個(gè)奇偶碼元。每個(gè)系統(tǒng)碼元發(fā)送的奇偶碼元的個(gè)數(shù)取決于編碼率。編碼率為1/2時(shí)，每個(gè)系統(tǒng)碼元發(fā)送一個(gè)奇偶碼元，接收到的每個(gè)數(shù)據(jù)位(包括CRC)產(chǎn)生共兩個(gè)系統(tǒng)碼元。對(duì)于編碼率為1/3的渦輪編碼器，每個(gè)系統(tǒng)碼元產(chǎn)生兩個(gè)奇偶碼元，接收到的每個(gè)數(shù)據(jù)位產(chǎn)生共3個(gè)系統(tǒng)碼元。
從渦輪編碼器76來(lái)的碼碼元提供給了信道交織器78。信道交織器78用于執(zhí)行將接收到的碼元塊交錯(cuò)，輸出由映像器80接收的交錯(cuò)信號(hào)。通常，信道交織器78執(zhí)行塊交錯(cuò)或位反轉(zhuǎn)交錯(cuò)，實(shí)際上其他類型的交織器可以用作信道交織器。
映像器80取入交錯(cuò)碼，并依據(jù)預(yù)定映射方案產(chǎn)生某種位寬度的碼元字。碼元字隨后應(yīng)用于根據(jù)接收的信號(hào)字產(chǎn)生調(diào)制波形的調(diào)制器82。典型的調(diào)制技術(shù)包括QPSK、8-PSK和16QAM，其他不同的調(diào)制方案也可以使用。調(diào)制后的波形隨后被上變頻用于以RF頻率發(fā)送。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例配置的渦輪編碼器的框圖。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，渦輪編碼器配置為并聯(lián)的渦輪編碼器。在渦輪編碼器76方案中，組合編碼器90和碼交織器92接收來(lái)自上述對(duì)輸入數(shù)據(jù)和CRC校驗(yàn)和位進(jìn)行輸出的CRC生成器72的數(shù)據(jù)。眾所周知，碼交織器92應(yīng)該是一種高隨機(jī)化具有高性能的交織器。一種能夠用最小的復(fù)雜度來(lái)提供優(yōu)異性能的交織器，例如碼交織器，在1998.9.22申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?9/158,459，名為“具有基于交織器的狀態(tài)機(jī)的編碼系統(tǒng)”(Coding System Having State MachineBased Interleaver)，以及在1998.10.13申請(qǐng)的分案號(hào)09/172,069，名為“具有基于交織器的狀態(tài)機(jī)的編碼系統(tǒng)”(Coding System Having State MachineBased Interleaver)，還有1998.12.4申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?9/205,511，名為“使用線性同余序列的渦輪碼交織器”(Turbo Code Interleaver UsingLinear Congruential Sequence)都有描述。成分編碼器90輸出系統(tǒng)碼元94(通常是原輸入位的拷貝)和奇偶碼元96。成分編碼器98接收碼交織器92的交織輸出，并輸出第二組奇偶碼元99。已公知其他交織器，諸如Cdma 2000公共空中接口標(biāo)準(zhǔn)中所述的交織器。
組合編碼器90和組合編碼器98的輸出復(fù)接為輸出數(shù)據(jù)流，其總編碼率R為1/3?？稍鎏砀郊咏M合編碼器和碼交織器對(duì)來(lái)減少用于增加前向糾錯(cuò)的編碼率。換句話說(shuō)，可抽刪(不發(fā)送)一些奇偶碼元96和99來(lái)增加編碼率。例如，可以通過(guò)每隔一個(gè)奇偶碼元96和99的碼元進(jìn)行抽刪且完全不發(fā)送奇偶碼元96，把編碼率增加到＿＿。
組合編碼器90和98可能是不同類型的編碼器，包括塊編碼器或卷積編碼器。例如卷積編碼器，組合編碼器90和98通常有較小的約束長(zhǎng)度。(例如4)，以減小復(fù)雜度，并且是遞歸系統(tǒng)卷積(RSC)編碼器。較小的約束長(zhǎng)度減小了接收系統(tǒng)中相應(yīng)的解碼器的復(fù)雜度。通常，這兩個(gè)編碼器對(duì)構(gòu)成編碼率R＝＿，接收的每個(gè)位輸出一個(gè)系統(tǒng)碼元和的一個(gè)奇偶碼元。然而，圖1A所示的渦輪編碼器的總編碼率為R＝1/3，因?yàn)閺慕M合編碼器98產(chǎn)生的系統(tǒng)位沒(méi)有被使用。如上所述，也能并行增添附加交織器和編碼器對(duì)來(lái)減小編碼率，并且因而提供了較高的前向糾錯(cuò)，或者可進(jìn)行抽刪來(lái)增加編碼率。
圖3B描述了根據(jù)本發(fā)明替代實(shí)施例作為串聯(lián)渦輪編碼器的渦輪編碼器78。在圖3B渦輪編碼器中，組合編碼器110接收從尾位生成器74產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并且把所得編碼碼元加至碼交織器112。所得交錯(cuò)奇偶碼元提供給執(zhí)行附加編碼來(lái)產(chǎn)生奇偶碼元115的編碼器114。通常組合編碼器110(外編碼)可為各種編碼器，包括塊編碼器和卷積編碼器，但組合編碼器114(內(nèi)編碼器)為遞歸編碼器較佳，并且通常是遞歸系統(tǒng)編碼器。
作為遞歸系統(tǒng)卷積(RSC)編碼器，組合編碼器110和114以編碼率R＜1的速度產(chǎn)生碼元。就是說(shuō)對(duì)于給定數(shù)目的輸入位N，M輸出碼元只有在當(dāng)M＞N的情況下才產(chǎn)生。圖1B的串聯(lián)渦輪編碼器的總編碼率是組合編碼器110的編碼率和組合編碼器114的編碼率的乘積。也可串行增添附加交織器和編碼器對(duì)，以減小編碼率，并且因而提供附加防錯(cuò)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例配置的接收系統(tǒng)框圖。天線150將接收的RF信號(hào)提供給RF單元152。RF單元執(zhí)行下變頻、濾波并將RF信號(hào)數(shù)字化。映像器140接收數(shù)字化的數(shù)據(jù)，并提供軟判決數(shù)據(jù)給信道去交織器156。渦輪解碼器158將從去交織器156來(lái)的軟判決數(shù)據(jù)解碼，并且將所得硬判決數(shù)據(jù)提供給接收系統(tǒng)中可以使用CRC校驗(yàn)和數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)正確性的處理器或控制單元。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接收估值幀處理框圖。估值幀100分成N個(gè)段(部分)102.0-102.N。每個(gè)段都具有MAP解碼器引擎104.0B-104.N。每個(gè)MAP引擎在接收的接收估值段執(zhí)行MAP解碼。把軟(硬)判決結(jié)果段108輸出到判決幀106。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，MAP引擎104.0-104.N-1對(duì)它們所接收的段的尾部分103進(jìn)行處理，產(chǎn)生用于MAP引擎104處理幀中下一段的初始值105。較佳的處理包括在最后窗口103產(chǎn)生一組前向狀態(tài)量度。可把狀態(tài)量度中的該處理結(jié)果用作接收狀態(tài)量度值的MAP引擎104的前向狀態(tài)量度的初始狀態(tài)。
最后窗口103最好足夠長(zhǎng)，以便可在可靠的狀態(tài)下接收狀態(tài)量度，該長(zhǎng)度至少是在解碼器中使用的RSC編碼器存儲(chǔ)長(zhǎng)度的3倍，并且最好是存儲(chǔ)長(zhǎng)度的8倍。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，尾部103可能直接提供給對(duì)應(yīng)的MAP引擎的下一個(gè)MAP引擎104。就是說(shuō)，段102.X的尾部103可能提供給對(duì)應(yīng)的MAP引擎104.X的下一個(gè)MAP引擎104.X+1。每個(gè)MAP引擎104可以隨后計(jì)算它自身的初始值。
在所描述的實(shí)施例中，MAP引擎通過(guò)首先計(jì)算前向狀態(tài)量度，并隨后計(jì)算反向狀態(tài)量度來(lái)運(yùn)作。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道反向狀態(tài)量度可以先計(jì)算，并隨后計(jì)算前向狀態(tài)量度。通常，在本申請(qǐng)中，反向狀態(tài)量度計(jì)算器和前向狀態(tài)量度計(jì)算器的交換也與本發(fā)明所使用的一致。圖4的方案中，如果反向狀態(tài)量度計(jì)算首先執(zhí)行，尾部103對(duì)于每個(gè)段來(lái)說(shuō)就是第一碼元估值組，而不是最后，并且每個(gè)MAP引擎104.X將給MAP引擎104.X-1提供一個(gè)初始值。本領(lǐng)域技術(shù)人員能明白這點(diǎn)。通過(guò)將幀分為幾個(gè)段，并且使用MAP引擎處理每個(gè)段，幀可以處理的速率提高了。因此，高速數(shù)據(jù)率通信能得利于渦輪編碼Eb/No性能提高。
圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例配置的MAP解碼器框圖。幀緩存器300存儲(chǔ)碼元估值幀。在幀緩存器300中，段緩存器302.0-302.N存儲(chǔ)了幀的不同段。段之間最好是相互完全不相同從而獲得最大效率，然而，一些存儲(chǔ)的碼元估值重疊也可以使用。每個(gè)區(qū)緩存器可直接以同步方式讀取。
MAP緩存器304.1-304.N從相應(yīng)的段緩存器304接收碼元估值。在MAP緩存器304(如MAP緩存器304.1中詳細(xì)示出)中，窗口緩存器306.0-306.3從段緩存器302接收一個(gè)碼元估值窗口。一個(gè)窗口有許多的碼元估值，而這些估值的數(shù)量實(shí)質(zhì)上是少于存儲(chǔ)在段緩存器302中的估值數(shù)。一個(gè)窗口最好至少是用來(lái)執(zhí)行解碼的RSC解碼方案的存儲(chǔ)長(zhǎng)度(K)的4倍，并且通常是存儲(chǔ)長(zhǎng)度的8倍。
在操作中，四個(gè)窗口緩存器306中的三個(gè)讀出碼元估值，通過(guò)多路復(fù)用器308傳給MAP引擎310。第四窗口緩存器306有從段緩存器302寫(xiě)入碼元估值。在MAP引擎310中，前向狀態(tài)量度計(jì)算器(FSMC)312在存儲(chǔ)在量度緩存器316中的碼元估值窗口上產(chǎn)生前向狀態(tài)量度。另外，反向狀態(tài)量度計(jì)算器(RSMC)產(chǎn)生用于其他碼元估值窗口的反向狀態(tài)量度。
最好FSMC412和RSMC414在碼元估值窗口上運(yùn)作，以便量度緩存器416僅需要存儲(chǔ)一個(gè)窗口的前向狀態(tài)量度。這和其他的在開(kāi)始處理下一個(gè)方向(一般是反向)中的整個(gè)幀之前處理一個(gè)方向(一般是前向)中的碼元估值整個(gè)幀的MAP解碼系統(tǒng)有很大區(qū)別。以這樣的方式處理全部段需要巨大的存儲(chǔ)區(qū)來(lái)存儲(chǔ)所有的段的狀態(tài)量度，因而不是最佳方案。然而，在處理下一個(gè)方向上的段之前處理一個(gè)方向上的全部段的MAP引擎的使用與本發(fā)明的替代實(shí)施例相一致。
多路復(fù)用器318將一組反向狀態(tài)量度組加至計(jì)算前向和反向狀態(tài)量度的對(duì)數(shù)似然比的對(duì)數(shù)似然比計(jì)算器(LLR)320，來(lái)產(chǎn)生非固有信息。非固有信息可以用于執(zhí)行另一種根據(jù)渦輪編碼迭代解碼技術(shù)的解碼迭代。別的反向狀態(tài)量度計(jì)算器產(chǎn)生在碼元估值下一窗口解碼期間，要使用的初始狀態(tài)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，F(xiàn)SMC 312處理其處理段的末端部分(最后窗口)(即存儲(chǔ)在相應(yīng)段緩存器302中的碼元組)。這個(gè)最后窗口處理產(chǎn)生初始狀態(tài)330，傳送到下一MAP引擎處理幀中下一個(gè)碼元估值段，例如，MAP引擎310.0將把初始狀態(tài)330傳送給MAP引擎310.1。通常，第一MAP引擎310.0并不需要初始狀態(tài)，因?yàn)閹级司幋a狀態(tài)是已知的。幀末端編碼器狀態(tài)，最好通過(guò)使用在發(fā)送處理期間加入幀的尾位成為已知。這樣加尾位是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，MAP以引擎310通過(guò)處理幀中先前區(qū)的最后窗口來(lái)對(duì)自身初始化。值得注意的是用于初始化(最后窗口)窗口和用于在段處理期間的窗口并不必須有一樣的長(zhǎng)度。
一種類似的用于接合MAP引擎310操作MAP緩存器304的系統(tǒng)和方法在1999.3.31申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?9/283,013中有描述。該專利名為“用于MAP解碼器的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)”(MEMORY ARCHITECTURE FOR MAP DECODER)，已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給受讓人，按參考資料在此全部引用。另外，一種用于實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)窗口MAP引擎的系統(tǒng)和方法在1999.8.3公布的美國(guó)專利號(hào)5,933,462中有描述。該專利名為“用于對(duì)卷積編碼代碼字進(jìn)行解碼的軟判決輸出解碼器”(Soft Decision Output Decoder forDecoding Convolutionally Encoded Codewords)，已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給受讓人，按參考資料在此全部引用。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例配置的高度簡(jiǎn)化MAP解碼器。圖7的實(shí)施例所提供的性能和圖6中提供的不相同，但仍然具有對(duì)數(shù)據(jù)率處理能力的顯著改進(jìn)。幀緩存器400保持碼元一幀信號(hào)估值。幀緩存器40包括一組段緩存器402，該緩存器又包含存儲(chǔ)組404.A到404.B。MAP引擎410通過(guò)多路復(fù)用器408從對(duì)應(yīng)的段緩存器402接收碼元估值。MAP引擎410.0已詳細(xì)示出。
在MAP引擎410.0中，前向狀態(tài)量度計(jì)算器(FSMC)412響應(yīng)于從段緩存器402接收的碼元估值，產(chǎn)生狀態(tài)量度。前向狀態(tài)量度存儲(chǔ)在量度緩存器416中。反向狀態(tài)量度計(jì)算器(RSMC)413產(chǎn)生用于對(duì)數(shù)似然比計(jì)算器(LLR)418的反向狀態(tài)量度。LLR418執(zhí)行前向和反向狀態(tài)量度的對(duì)數(shù)似然比計(jì)算，并輸出可以用于實(shí)施其他解碼迭代或用于產(chǎn)生硬判決的軟判決數(shù)據(jù)(通常是非固有數(shù)據(jù))。別的MAP引擎410和段緩存器402以相同的方式運(yùn)作，實(shí)質(zhì)上也是在相同的時(shí)間，除了一個(gè)顯著的例外最后的MAP引擎410.N并不會(huì)產(chǎn)生用于下一個(gè)引擎的初始值。
最好，F(xiàn)SMC 412和RSMC 414在碼元估值窗口上運(yùn)行，因此量度緩存器416僅需要存儲(chǔ)一個(gè)窗口的前向狀態(tài)量度(或兩個(gè)用于雙緩沖存儲(chǔ)區(qū)的窗口)。另外，較佳的方法是將FSMC 412和RSMC 414在當(dāng)可能進(jìn)一步減少處理時(shí)間的時(shí)候同時(shí)運(yùn)行。在示范實(shí)施例中，F(xiàn)SMC 412在RSMC 414處理下一個(gè)(后續(xù))碼元估值(2L)的窗口的同時(shí)，處理碼元估值的第一窗口。一旦FSMC 412完成處理窗口L，RSMC 414就開(kāi)始使用在處理窗口2L期間產(chǎn)生的開(kāi)始狀態(tài)來(lái)與上述提供給LLR 418的結(jié)果一起處理窗口L。這個(gè)處理過(guò)程在組成幀的窗口組1…M中與FSMC 412處理窗口j*L以及RSMC 414處理窗口(j+1)L和j*L一起繼續(xù)執(zhí)行。另外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)SMC 412先處理碼元估值段末端的一組估值(例如碼元估值的最后窗口M*L)，從而產(chǎn)生初始狀態(tài)422。初始狀態(tài)422被提供給下一個(gè)MAP引擎410.1。MAP引擎410.1也產(chǎn)生初始狀態(tài)422，并隨后使用從MAP引擎410.0接收的初始狀態(tài)來(lái)開(kāi)始FSMC處理。
如圖7所示的本發(fā)明實(shí)施例中，段緩存器402分為兩個(gè)可同時(shí)寫(xiě)入和讀出的存儲(chǔ)組404。這允許通過(guò)FSMC 412和RSMC 414來(lái)同步處理增加效率。一種用于通過(guò)使用分級(jí)幀緩存器來(lái)執(zhí)行MAP解碼的系統(tǒng)和方法在1999.2.26申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?9/259,665中有描述。該專利名為“用于MAP解碼器的分級(jí)交織器用存儲(chǔ)器”(PARTITIONED INTERLEAVER MEMORY FOR MAP DECODER)，已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給受讓人，按參考資料在此全部引用。在這個(gè)專利中論述的系統(tǒng)將存儲(chǔ)區(qū)分成三個(gè)存儲(chǔ)組，但可以使用同樣的操作原理。在如圖7所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)偶數(shù)(2L、4L、2*jL)碼元估值窗口存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)組404中，并且每個(gè)奇數(shù)(1L、3L、2(j+1)L)碼元估值窗口存儲(chǔ)在別的存儲(chǔ)組404。這種方法的存儲(chǔ)允許FSMC 412和RSMC 414同時(shí)訪問(wèn)幀段的不同部分。顯然還有在兩個(gè)存儲(chǔ)組404中允許FSMC 412和RSMC 414同時(shí)訪問(wèn)的其他碼元估值分配，并與本發(fā)明中所使用的一致。
在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，類似于圖6所示的MAP緩存器可以在圖7中的系統(tǒng)中使用。在這樣的配置下，段緩存器由單個(gè)存儲(chǔ)組組成，而不是分級(jí)。在MAP緩存器中的窗口RAM數(shù)量也是3個(gè)，而不是如圖6所示的4個(gè)，因?yàn)樯偈褂昧艘粋€(gè)狀態(tài)量度。
反之，圖7所示分割段緩存器的分級(jí)存儲(chǔ)區(qū)也可在圖6中實(shí)施例使用。例如，MAP緩存器304可以去除，并且段緩存器302(圖6)分為3個(gè)由FSMC 412和RSMC 414同步訪問(wèn)的存儲(chǔ)組。在這個(gè)實(shí)施例中，段緩存器402的運(yùn)作與美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?9/259,665，名為“用于MAP解碼器的分級(jí)交織器用存儲(chǔ)器”(PARTITIONEDINTERLEAVER MEMORY FOR MAP DECODER)，所描述的幀緩存器相似。在本發(fā)明的一個(gè)更加簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，可以在每個(gè)MAP引擎中使用一種具有同時(shí)產(chǎn)生前向和反向狀態(tài)量度能力的單狀態(tài)量度計(jì)算器。這將再次降低相對(duì)于其他實(shí)施例數(shù)據(jù)處理的速率，但在結(jié)合使用工作在不同幀段的多個(gè)MAP引擎的情況下，仍然提供了高度并行的操作。
推薦使用在不同的實(shí)施例中所述的滑動(dòng)窗口MAP引擎，因?yàn)樗鼫p少了任何量度緩存器的大小，例如量度緩存器416或316，但它們不是必須的。例如，在開(kāi)始對(duì)別的方向上的段解碼之前先對(duì)一個(gè)方向上的全部段進(jìn)行解碼的一組MAP引擎與本發(fā)明的某些方面所使用的相一致。
在典型的發(fā)送系統(tǒng)中，把幀緩存器200和400作為信道去交織存儲(chǔ)區(qū)使用，通過(guò)使用交錯(cuò)地址序列進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入或讀出來(lái)實(shí)現(xiàn)去交織。另外，在其他的實(shí)施例中，每個(gè)段可能包含幀的重疊部分(段)。這些重疊部分允許每個(gè)MAP引擎對(duì)自身初始化，因而不需要對(duì)MAP引擎之間傳送初始狀態(tài)。
在其他的實(shí)施例中，每個(gè)MAP引擎可能不用初始狀態(tài)就能對(duì)每個(gè)段進(jìn)行處理。這種實(shí)施例可以減少?gòu)?fù)雜度，但也嚴(yán)重降低了編碼的正確性。
圖8是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在一個(gè)幀的某個(gè)段解碼期間，MAP引擎執(zhí)行的處理過(guò)程的時(shí)序圖。為了方便，時(shí)序圖是參照?qǐng)D6中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，但其他不同的實(shí)現(xiàn)也可以使用所提供的示范時(shí)序。
在第一個(gè)時(shí)隙(1)期間，MAP引擎310使用FSMC 312來(lái)處理第M個(gè)(最后的)碼元估值窗口。FSMC的狀態(tài)312隨后提供給下一個(gè)MAP引擎310作為初始狀態(tài)330。
在下一個(gè)時(shí)隙(2)中，F(xiàn)SMC 312對(duì)第一碼元估值窗口(1L)處理，并且RSMC 314.0對(duì)第二碼元估值窗口(2L)處理。在第三時(shí)隙(3)期間，RSMC314.1對(duì)第三碼元估值窗口(3L)處理，并且RSMC 314.0對(duì)用標(biāo)注為(I)的初始值在第二時(shí)隙期間通過(guò)處理第二碼元估值窗口而正確初始化的第一碼元估值窗口(1L)進(jìn)行處理。這種處理一直持續(xù)到用于幀段中的每個(gè)窗口的前向狀態(tài)量度和反向狀態(tài)量度都產(chǎn)生。在上述中注意的是，每個(gè)MAP引擎在每個(gè)段上都執(zhí)行這樣的處理，允許以極迅速的高度并行方式對(duì)整個(gè)幀進(jìn)行處理。
這樣，我們對(duì)一種用于執(zhí)行高度并行MAP解碼的新穎、改進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)做了描述。前面所描述的較佳實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，就可以制造或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行不同的修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是很容易實(shí)現(xiàn)的，而且不用發(fā)明才能，這里定義的普通原理也可以應(yīng)用到其他實(shí)施例中。因此，本發(fā)明并不局限于這里所示的實(shí)施例，但要符合與這里所揭示的原理和新穎特性是一致的最大范疇。
權(quán)利要求
1.一種用于執(zhí)行MAP解碼的系統(tǒng)，其特征在于，包括a)MAP引擎組，每個(gè)都用于對(duì)碼元估值幀的相應(yīng)不同部分進(jìn)行解碼，其中，每個(gè)部分與其他部分是實(shí)質(zhì)上不相同的；b)存儲(chǔ)單元組，每個(gè)都用于同步提供至少一個(gè)所述不同部分給相應(yīng)的MAP引擎。
2.如權(quán)利要求1所示的系統(tǒng)，其特征在于，所述碼元估值幀具有已知的開(kāi)始狀態(tài)和已知的結(jié)束狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所示的系統(tǒng)，其特征在于，一些所述的MAP引擎組從所述實(shí)質(zhì)上不同的所述碼元估值組部分中產(chǎn)生初始值。
4.如權(quán)利要求1所示的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述的一些所述的MAP引擎組提供所述初始數(shù)據(jù)給別的MAP引擎。
5.如權(quán)利要求1所示的系統(tǒng)，其特征在于，一些所述的MAP引擎組從部分所述碼元估值組中產(chǎn)生初始值，所述部分碼元估值組不是所述碼元估值的所述相應(yīng)部分。
6.一種用于執(zhí)行MAP解碼的電路，其特征在于，包括用于讀出第一碼元估值幀部分的第一存儲(chǔ)單元，其中所述第一碼元估值幀部分具有已知開(kāi)始狀態(tài)；用于讀出第二碼元估值幀部分的第二存儲(chǔ)單元；用于解碼所述第一碼元估值幀部分的第一MAP解碼器；用于對(duì)所述第二碼元估值幀部分解碼的第二MAP解碼器。
7.如權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，所述第一MAP解碼器通過(guò)對(duì)所述第一碼元估值幀部分的最后部分的解碼來(lái)產(chǎn)生初始值，并且所述初始值提供給所述第二MAP解碼器。
8.如權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，所述第二MAP解碼器從所述第一碼元估值的最后部分中的解碼來(lái)產(chǎn)生初始值。
9.如權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，所述MAP解碼器引擎包括用于產(chǎn)生前向狀態(tài)量度的前向狀態(tài)量度計(jì)算器；用于產(chǎn)生反向狀態(tài)量度的反向狀態(tài)量度計(jì)算器。
10.如權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，所述第一MAP解碼器引擎包括用于響應(yīng)所述第一組接收估值而產(chǎn)生第一方向狀態(tài)量度的第一狀態(tài)量度計(jì)算器；用于產(chǎn)生第一組的第二方向狀態(tài)量度的第二狀態(tài)量度計(jì)算器；用于第二組的第二方向狀態(tài)量度產(chǎn)生第三狀態(tài)量度計(jì)算器。
11.如權(quán)利要求10所述的解碼器，其特征在于，進(jìn)一步包括用于從所述第一存儲(chǔ)單元接收碼元估值，并將碼元估值寫(xiě)入到所述第一MAP解碼器引擎中的第一解碼器用緩存器。
12.如權(quán)利要求10所述的解碼器，其特征在于，所述第一解碼器用緩存器包括4個(gè)存儲(chǔ)器，每個(gè)都用于讀出和寫(xiě)入碼元估值，其中，所述4個(gè)存儲(chǔ)器中的三個(gè)是讀出碼元估值，而所述4個(gè)存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)是讀入碼元估值。
13.一種用于執(zhí)行MAP解碼的電路，其特征在于，包括用于讀出所述第一碼元估值幀部分的第一存儲(chǔ)單元，其中，所述第一碼元估值幀部分具有已知的開(kāi)始狀態(tài)；用于讀出第二碼元估值幀部分的第二存儲(chǔ)單元；用于對(duì)在窗口中的所述第一碼元估值幀部分進(jìn)行解碼并且用于提供一個(gè)初始值的第一MAP解碼器單元；用于對(duì)在窗口中的所述第二碼元估值幀部分進(jìn)行解碼并且使用所述初始值進(jìn)行初始化的第二MAP解碼器。
14.如權(quán)利要求13所述的電路，其特征在于，所述第一MAP解碼器引擎包括用于響應(yīng)所述第一組接收估值產(chǎn)生第一方向狀態(tài)量度的第一狀態(tài)量度計(jì)算器；用于產(chǎn)生第一組的第二方向狀態(tài)量度的第二狀態(tài)量度計(jì)算器；用于產(chǎn)生第二組的第二方向狀態(tài)量度的第三狀態(tài)量度計(jì)算器。
15.一種用于在碼元估值幀上執(zhí)行MAP解碼的電路，所述幀具有已知的開(kāi)始狀態(tài)和已知的結(jié)束狀態(tài)，其特征在于，包括用于接收所述幀第一部分的第一滑動(dòng)窗口MAP解碼器，所述第一滑動(dòng)窗口MAP解碼器具有一組用于在所述幀的第一部分的窗口上產(chǎn)生狀態(tài)量度計(jì)算的狀態(tài)量度計(jì)算器；用于接收所述幀第二部分的第二滑動(dòng)窗口MAP解碼器，所述第一滑動(dòng)窗口MAP解碼器具有一組用于在所述幀的第一部分的窗口上產(chǎn)生狀態(tài)量度計(jì)算的狀態(tài)量度計(jì)算器。
16.如權(quán)利要求15所述的電路，其特征在于，進(jìn)一步包括用于從所述幀的第一部分讀取到所述第一滑動(dòng)窗口MAP解碼器的第一存儲(chǔ)組；用于從所述幀的第二部分讀取到所述第二滑動(dòng)窗口MAP解碼器的第二存儲(chǔ)組。
17.如權(quán)利要求15所述的電路，其特征在于，進(jìn)一步包括用于接收所述幀第三部分的第三滑動(dòng)窗口MAP解碼器，所述的第一滑動(dòng)窗口MAP解碼器具有一組用于在所述幀的第一部分的窗口上產(chǎn)生狀態(tài)量度計(jì)算的狀態(tài)量度計(jì)算器。
18.如權(quán)利要求15所述的電路，其特征在于，所述第一滑動(dòng)窗口MAP解碼器包括第一狀態(tài)量度計(jì)算器和第二狀態(tài)量度計(jì)算器。
19.如權(quán)利要求18所述的電路，其特征在于，所述第一滑動(dòng)窗口MAP解碼器進(jìn)一步包括第三狀態(tài)量度計(jì)算器。
全文摘要
使用最大后驗(yàn)概率(MAP)解碼技術(shù)對(duì)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼。多個(gè)MAP引擎(104)每個(gè)都對(duì)碼元估值幀(100)的不同相應(yīng)部分(102)進(jìn)行解碼。把每個(gè)部分的尾部(103)解碼為用于毗連MAP引擎(104)的初始值(105)。輸出軟(或硬)判決的結(jié)果段(108),形成決定幀(106)。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1345487SQ00805803
公開(kāi)日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2000年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月31日
發(fā)明者S·J·霍爾特 申請(qǐng)人:高通股份有限公司