用于長期演進的turbo譯碼器及工作方法技術

本發明專利技術公開了一種用于長期演進的turbo譯碼器，包括數據分組單元、分支度量計算單元、狀態度量計算單元、存儲單元、計算單元、RAM和交織單元，其中狀態度量計算單元包括兩個寄存器，實現了前向狀態度量和后向狀態度量的分開、并行計算，縮短了關鍵路徑，提高了譯碼速度和精度。同時，本發明專利技術還提供了一種用于長期演進的turbo譯碼器的工作方法。

【技術實現步驟摘要】
用于長期演進的turbo譯碼器及工作方法
本專利技術屬于無線通信
，特別涉及一種用于長期演進(LTE)的turbo譯碼器及工作方法。
技術介紹
1993年，在IntemationalConferenceonCommunication(國際通信大會)，C.Berrou，A.Glavieux和P.Thitimajshima提出Turbo碼的概念。Turbo碼的提出具有里程碑式的意義，以其接近Shannon(香農)限的優異性能引起了學者們的廣泛關注和研究。Turbo碼實際上是一種ParallelConcatenatedConvolutionalCodes(并行級聯卷積碼)。它巧妙地將兩個簡單分量碼通過偽隨機交織器并行級聯來構造具有偽隨機特性的長碼，并通過在兩組SISO(軟入/軟出)譯碼器之間進行多次迭代實現了偽隨機譯碼。由于性能遠遠超過了其他的編碼方式，Turbo碼已逐漸被應用到衛星通信、網絡、廣播、個人通信等實時通信系統中。目前Turbo碼已經作為3G和4G的信道編碼標準。然而由于其譯碼算法復雜度較高，硬件實現難度較大，并且SISO迭代譯碼算法使得譯碼速度很慢，延時很大。所以如何在保證譯碼性能的前提下有效的提高譯碼速是人們一直研究的熱點問題。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題本專利技術的目的在于提供一種用于長期演進的turbo譯碼器及工作方法，以解決上述的至少一項技術問題。(二)技術方案本專利技術提供了一種用于長期演進的turbo譯碼器，包括：數據分組單元，用于對輸入數據分組，得到M組長度為K的數據，其中M、K為正整數；分支度量計算單元，用于根據分組后的數據，計算并輸出分支度量，即前向分支度量和后向分支度量；狀態度量計算單元包括第一寄存器和第二寄存器，用于分開且并行計算前向狀態度量和后向狀態度量，即狀態度量，同時輸出外部信息；存儲單元，用于交叉存儲K/2之前的前向狀態度量和后向狀態度量，且存儲的前向狀態度量和后向狀態度量先入后出；計算單元，用于根據K/2之后的狀態度量、存儲單元輸出的K/2之前的狀態度量和分支度量，計算對數域的最大似然值；RAM，用于接收并輸出所述最大似然值；交織單元，用于對RAM輸出的數據進行交織處理，并輸出交織后的數據至分支度量計算單元。優選地，所述譯碼器還包括延時單元，用于延時數據的傳輸。優選地，所述譯碼器還包括解交織單元，包括行地址解映射單元和列地址寫入生成器，用于對所述交織后的數據進行解交織處理，并將解交織后的數據輸出至RAM。優選地，所述分組后的數據按頭尾順序輪流輸入所述分支度量計算單元。基于同一專利技術構思，本專利技術還提供了一種用于長期演進的turbo譯碼器的工作方法，包括：S1、將長度為N的輸入數據分組，得到M組長度為K的數據；S2、從第一組數據的兩端開始處理，從前向后計算前向分支度量，從后向前計算后向分支度量；S3、根據計算得到的分支度量計算相應的狀態度量；S4、根據所述分支度量和狀態度量，計算并輸出對數域的最大似然值和外部信息；S5、根據所述最大似然值計算分支度量，并重復步驟S3和S4；S6、重復步驟S5，對其余組數據進行譯碼處理。優選地，步驟S3中狀態度量的計算包括：將指向同一點的前一狀態度量和分支度量相加，即為a；將后一狀態度量和分支度量相加，即為b，求得|a-b|，以及max(a，b)；對|a-b|查表，與max(a，b)累加，選通輸出操作結果，即為該點的狀態度量。優選地，所述查表的表格數據為補償曲線f(c)＝ln(1+exp(-|a-b|))的數據。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，相對于現有技術，在增加較少的硬件基礎上，通過對前向狀態度量和后向狀態度量的交叉處理。縮短了關鍵路徑，使得譯碼器在吞吐量不變的情況下可以用LOG-MAP(對數域的最大似然算法)的處理數據，和傳統的MAX-LOG-MAP(最大對數近似算法)比較，譯碼精度能夠提高0.3個DB。附圖說明圖1是本專利技術實施例的turbo譯碼器的系統結構圖；圖2為本專利技術實施例的分支向量的計算示意圖；圖4為本專利技術實施例的狀態度量的計算示意圖；圖3為本專利技術實施例的計算單元的示意圖；圖5為本專利技術實施例的譯碼器信息傳輸示意圖；圖6為本專利技術實施例的步驟流程圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本專利技術作進一步的詳細說明。本專利技術實施例的一方面，提供了一種用于長期演進的turbo譯碼器，在不降低速率和增加極少硬件消耗的基礎上，在狀態度量計算單元增加了兩個寄存器嗎，實現采用LOG-MAP(對數域的最大似然算法)替代MAX-LOG-MAP(最大對數近似算法)，提高了譯碼精度。圖1為本專利技術實施例的turbo譯碼器的系統結構圖，如圖1所示，該譯碼器包括：數據分組單元，用于對輸入數據分組，得到M組長度為K的數據，其中M、K為正整數；分支度量計算單元，用于根據按頭尾順序輪流輸入的分組后的數據，計算并輸出分支度量，即前向分支度量和后向分支度量；狀態度量計算單元包括第一寄存器和第二寄存器，用于分開且并行計算前向狀態度量和后向狀態度量，即狀態度量，同時輸出外部信息；存儲單元，用于交叉存儲K/2之前的前向狀態度量和后向狀態度量，且存儲的前向狀態度量和后向狀態度量先入后出；計算單元，于根據K/2之后的狀態度量、存儲單元輸出的K/2之前的狀態度量和分支度量，計算對數域的最大似然值；RAM，用于接收并輸出所述最大似然值，結束前半次譯碼過程。交織單元，用于對RAM輸出的數據進行交織處理，并輸出交織后的數據至分支度量計算單元。分支度量計算單元根據交織后的數據計算并輸出分支度量，狀態度量計算單元包括第一寄存器和第二寄存器，用于根據所述分支度量，分開且并行計算前向狀態度量和后向狀態度量，即狀態度量，同時輸出外部信息；存儲單元，用于交叉存儲K/2之前的前向狀態度量和后向狀態度量，且存儲的前向狀態度量和后向狀態度量先入后出；計算單元用于根據K/2之后的狀態度量、存儲單元輸出的K/2之前的狀態度量和分支度量，計算對數域的最大似然值；RAM，用于接收并輸出所述最大似然值，結束后半次譯碼過程，實現所述譯碼器的一次譯碼過程。所述譯碼器還包括：延時單元，用于延時數據的傳輸；解交織單元，包括行地址解映射單元和列地址寫入生成器，用于對所述交織后的數據進行解交織處理，并將解交織后的數據輸出至RAM，實現數據的還原。圖2為本專利技術實施例的分支向量的計算示意圖，如圖2所示，輸入的數據由前向傳輸數據和后向傳輸數據交叉形成的新數據。進入到了分支度量狀態單元，根據奇偶選擇，對輸入的數據進行不同的處理，對于由前向后數據送入前向分支度量計算模塊，輸出的分支度量用于計算前向狀態度量α的計算。從后向前傳輸的數據送入后向度量分支，計算出的分支度量用于后向狀態度量β的計算。圖3為本專利技術實施例的狀態度量的計算示意圖，如圖3所示，從前向后計算前向分支狀態度量其中m代表第m組，i代表數據序列號。從后向前計算后向分支度量其中k代表數據窗口的長度。當前向狀態度量α和后向狀態度量β到達K/2之前，計算相遇之前的分支度量和相應的狀態度量；當前向狀態度量α和后向狀態度量β到達K/2之后，計算相應的狀態度量同時進行譯碼和外信息的計算。圖4為本專利技術實施例的狀態單本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于長期演進的turbo譯碼器，其特征在于，包括：數據分組單元，用于對輸入數據分組，得到M組長度為K的數據，其中M、K為正整數；分支度量計算單元，用于根據分組后的數據，計算并輸出分支度量，即前向分支度量和后向分支度量；狀態度量計算單元包括第一寄存器和第二寄存器，用于分開且并行計算前向狀態度量和后向狀態度量，即狀態度量，同時輸出外部信息；存儲單元，用于交叉存儲K/2之前的前向狀態度量和后向狀態度量，且存儲的前向狀態度量和后向狀態度量先入后出；計算單元，用于根據K/2之后的狀態度量、存儲單元輸出的K/2之前的狀態度量和分支度量，計算對數域的最大似然值；RAM，用于接收并輸出所述最大似然值；交織單元，用于對RAM輸出的數據進行交織處理，并輸出交織后的數據至分支度量計算單元。

【技術特征摘要】
1.一種用于長期演進的turbo譯碼器，其特征在于，包括：數據分組單元，用于對輸入數據分組，得到M組長度為K的數據，其中M、K為正整數；分支度量計算單元，用于根據分組后的數據，計算并輸出分支度量，即前向分支度量和后向分支度量；狀態度量計算單元包括第一寄存器和第二寄存器，用于分開且并行計算前向狀態度量和后向狀態度量，即狀態度量，同時輸出外部信息；存儲單元，用于交叉存儲K/2之前的前向狀態度量和后向狀態度量，且存儲的前向狀態度量和后向狀態度量先入后出；計算單元，用于根據K/2之后的狀態度量、存儲單元輸出的K/2之前的狀態度量和分支度量，計算對數域的最大似然值；RAM，用于接收并輸出所述最大似然值；交織單元，用于對RAM輸出的數據進行交織處理，并輸出交織后的數據至分支度量計算單元。2.根據權利要求1所述的譯碼器，其特征在于，還包括延時單元，用于延時數據的傳輸。3.根據權利要求1所述的譯碼器其特征在于，還包括解交織單元，包括行地址解映射單元和列地址寫入生成器，用于對所述交織后的數據進行解交織處理，并將解交織后的數據輸出至RAM。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊樂，吳斌，申山山，劉振，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：北京,11