去尾回旋碼的解碼器及解碼方法技術

本發明專利技術涉及去尾回旋碼的解碼器及解碼方法，提出的技術方案利用接收器收到的數據流中，先前不曾被回旋解碼器使用或取得的信息進行去尾回旋碼解碼。例如：循環冗余檢查信息，或其他傳送端和接收端都知道的信息。此外，單一平行追溯被用以降低實現此方案的復雜度。再者，在順向處理程序中做出的最不可靠決定可被保留，以產生額外的候選編碼字元。本發明專利技術提出的技術方案能減少誤判率及/或檢測錯誤率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術與無線通信裝置相關，并且尤其與用以減少無線通信裝置中的解碼錯誤的技術相關。
技術介紹
在接收裝置中，維特比解碼器(Viterbi decoder)常被用來將以順向錯誤更正(forward error correction,FEC)編碼的回旋碼(convolutional code)解碼。由于接收器并不知道原本傳送端發出的信號為何，且原始信號已被無線通道的性質(例如雜訊、衰減、雨水等因素)影響而改變，因此稱原始信號中的位元為被隱藏。維特比演算法的概念是找出隱藏狀態的最可能序列，例如找出隱藏式馬可夫模型(hidden Markov model)的狀態的最可能序列(關于馬可夫模型，可參考Forney等人于 Proceedings of the IEEE 刊物第 61 卷第 3 期第 268-278 頁發表的 “The Viterbialgorithm”, 1973 年 3 月)。順向錯誤更正和維特比解碼器特別適用于接收端執行錯誤更正程序時，或是自接收端至傳送端的反饋為不可行時。維特比解碼器被廣泛應用在無線通信領域，例如蜂巢式電話與衛星間的通信、語音辨識、儲存確認等等。第三代合作伙伴計畫(3rd generationpartnership project, 3GPP)提出的長期進化(long term evolution, LTE)行動通信系統便是采用回旋碼來改善控制頻道的解碼可靠度(可參考第三代合作伙伴計畫第36.212號技術文件)。在無線通信接收器中，使用檢測器負責產生提供至維特比解碼器的信號。維特比解碼器必須決定該信號中的位元是零或一。該信號可能為二進位信號或一機率值，前者適用于硬式決定(hard decision),后者適用于軟式決定(soft decision)。硬式決定是藉由比較信號強度來達成，軟式決定則是以或然率模型為根據。針對每個可能的狀態，維特比解碼器會記錄與回旋碼相關的格式結構(trellis)中可能性最高的路徑，藉此為傳送端發出的信號產生一最大似然序列估計(maximumlikelihood sequence estimate,簡稱為MLSE)。這些可能性最高的路徑也被稱為存活序列，并且被用以產生解碼后的位元序列。產生這些序列的方法有兩種:暫存器交換法和追溯法(可參考 Feygin, G.等人于 IEEE Transactions on Communications 刊物第 41 卷第 3 期第 425-429 頁發表的「Architectural tradeoffs for survivor sequence memorymanagement in Viterbi decoders」)。暫存器交換法的概念較單純,但需要較大的存儲器存取量；追溯法因此較常被采用。為了協助維特比解碼程序的進行，回旋碼編碼器的狀態常被存入數值0，以強迫維特比格式結構(Viterbi trellis)處理程序中的起始狀態等于O,并初始化與不同狀態相關的路徑指標。相似地，藉由在訊息尾端加上多個位元0，編碼器的最終狀態也常被強制設定為O。由于解碼器能利用 此信息決定要選擇哪一個存活序列來產生解碼位元，強制將編碼器的最終狀態設定為O可提升效能。迫使編碼器的最終狀態為O所需要的額外位元數量，等于編碼器的存儲器長度或編碼器本身的長度限制。易言之，編碼器被“注滿”位元O。將編碼器注滿已知數值的回旋碼被稱為“有尾”回旋碼。由于訊息中被加入額外的位元，利用有尾回旋碼提升效能的代價是頻譜效率會降低。若訊息長度較長，則頻譜效率的下降較小且可忽略；但當訊息長度較短時，頻譜效率降低造成的影響就會變得明顯。因此，當訊息長度較短，就必須避免迫使編碼器的最終狀態為O或其他固定值。若希望避免頻譜效率降低，可采用去尾回旋碼(tail-biting convolutional code,可參考Ma等人于IEEE Transactions on Communications刊物第34卷第2期第104-111頁發表的“On Tail Biting Convolutional Codes”)。去尾回旋碼并未強迫將編碼器的初始和最終狀態設定為預設值，而是保證這兩個狀態一致。更明確地說，去尾回旋碼以訊息本身的最后幾個位元來初始化編碼器的狀態。去尾回旋碼提供了與有尾回旋碼相近的效能表現，又不會造成頻譜效率降低。因此，去尾回旋碼常被用于較短訊息的編碼，亦被用于保護某些控制頻道，例如3GPP LTE標準中定義的實體廣播頻道(physical broadcast channel,簡稱為PBCH)或是實體下行控制頻道(physical downlink control channel,簡稱為 PDCCH)。然而，去尾回旋碼的編碼復雜度較高。例如，去尾回旋碼的最大似然檢測器(maximum likelihood detector,簡稱為MLD)需要進行S次維特比解碼運算，則每一次都必須假設編碼器的初始和最終狀態，其中S代表與回旋碼相關的格式結構中的狀態總數量。S種不同可能性中的最佳路徑會被用以產生解碼位元(詳情可參考Shao等人于IEEE Transactions on Communications 刊物第 51 卷第 10 期第 1658-1665 頁發表的“TwoDecoding Algorithms for Tailbiting Codes”)。目前也有些效果略差但復雜度較低的解碼演算法，可參考Cox等人于IEEE Transactions on Vehicular Technology刊物第3卷第 I 期第 57_68 頁發表的 “An Efficient Adaptive Circular Viterbi Algorithm forDecoding Generalized Tailbiting Convolutional Codes，，，以及 2009 年 Zhang 等人于International Forum on Information Technology and Applications 干丨J物第 2 卷第303-306頁發表的“Research on An-Based Decode of tail-biting convolutional codesand Their Performance Analyses Used in LTE System，，。
技術實現思路
本專利技術提出的技術方案利用接收器收到的數據流中先前不曾被回旋解碼器使用或取得的信息為去尾回旋碼解碼，例如循環冗余檢查(cyclic redundancy check, CRC)信息或其他傳送端和接收端都知道的信息。此外，單一平行追溯被用以降低實現此方案的復雜度。再者，在順向處理程序中做出的最不可靠決定可被保留，以產生額外的候選編碼字元。本專利技術提出的技術方案能減少誤判率(false detection rate,簡稱為FDR)及/或檢測錯誤率(detection error rate,簡稱為 DER)。在根據本專利技術的一具體實施例中，通信裝置所接收的數據包含以去尾回旋碼編碼的一訊息。首先，該數據被檢測，以找出具有一特定數據長度的一編碼區塊。隨后，該編碼區塊被施以一次或多本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種解碼方法，用于將一通信裝置所接收的一數據解碼，該數據包含以去尾回旋碼編碼的一訊息，該解碼方法包含以下步驟：檢測該數據，以找出具有一特定數據長度的一編碼區塊；針對該編碼區塊執行一次或多次順向處理迭代，以產生代表一狀態圖的信息以及辨認該狀態圖中由多個結束狀態到多個起始狀態的多個路徑，其中代表該狀態圖的信息對應于一編碼器編碼該訊息時可能產生的多個狀態轉換；針對該狀態圖，自多個結束狀態沿著被辨認出的該多個路徑，執行一單一平行追溯運算，以決定該狀態圖的一特定路徑中何時至少一結束狀態與一起始狀態相符；當該單一平行追溯運算找出一起始狀態與相對應的一結束狀態相符，產生一個或多個第一候選編碼字元；自該一個或多個第一候選編碼字元中辨認出一個或多個正確編碼字元；以及根據該一個或多個正確編碼字元產生該訊息。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：李查·嵐，馬克·摩菲，喜瑞·薇拉當，法藍·包德，
申請(專利權)人：開曼晨星半導體公司，晨星軟件研發深圳有限公司，晨星法國有限公司，晨星半導體股份有限公司，
類型：發明
國別省市：