專利名稱：將以卷積碼編碼的信號加以解碼的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將信號加以解碼的方法和裝置，特別是涉及將以卷積碼編碼的信號加以解碼的方法和裝置。
背景技術(shù)：
利用維特比(viterbi)解碼器對于被以卷積方式編碼以便進(jìn)行前向誤差校正的信號或數(shù)據(jù)流進(jìn)行解碼，已經(jīng)是眾所周知的。在卷積編碼器中，所產(chǎn)生的輸出碼元由多個(gè)輸出比特組成。可選擇的是，其中一個(gè)輸出比特應(yīng)該與當(dāng)前輸入比特相同。所產(chǎn)生的其他輸出比特則與當(dāng)前輸入比特和先前的連續(xù)多個(gè)輸入比特中的至少一個(gè)比特相關(guān)。卷積編碼器可以看作是一種狀態(tài)機(jī)，其中響應(yīng)輸入比特而產(chǎn)生的編碼輸出與該狀態(tài)機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)和該輸入比特本身相關(guān)。對于一個(gè)二進(jìn)制原始信號來說，對于任何狀態(tài)機(jī)的給定狀態(tài)，只有對兩個(gè)新狀態(tài)的兩種變化是有效的，這兩個(gè)種變化例如與輸入比特是0或1相關(guān)。給定所接收碼元的序列，則通過確定最可能的狀態(tài)序列，就可以用維特比算法來解碼一個(gè)以卷積方式編碼的信號(該信號可能包含由于信道而產(chǎn)生的噪聲)。
可能有這樣一種情況某些輸入至卷積編碼器的比特的實(shí)際值是可以提前知道的。例如，由于在數(shù)據(jù)流中存在重復(fù)的較高級系統(tǒng)同步標(biāo)志，就可能產(chǎn)生這類比特。已經(jīng)有一些方法可用于在帶有噪聲的卷積編碼流輸入至維特比解碼器之前從該卷積編碼流中找到這些標(biāo)志，但是這些方法不屬于在本發(fā)明的范圍。我們在此所涉及的是將已知的或可確定的比特作為固定的比特。根據(jù)原有技術(shù)原理的維特比解碼器是不能利用這一信息的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是至少彌補(bǔ)原有技術(shù)的前述缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種解碼接收到的信號的方法，其中該接收到的信號是由卷積編碼器從原始信號編碼的，該原始信號在其中的預(yù)定比特位置具有至少一個(gè)預(yù)定比特，所述方法是通過由該接收到的信號確定與該編碼器的預(yù)定的生成多項(xiàng)式相符的最大可能狀態(tài)序列、并借助于在該預(yù)定比特位置的至少一個(gè)預(yù)定比特來實(shí)施的。所述方法包括以下步驟(a)對每一個(gè)表示原始信號中的一個(gè)比特的接收到的被編碼碼元，對應(yīng)于每一個(gè)可能的當(dāng)前狀態(tài)，對表示所接收被編碼碼元之間差別、表示從編碼器的先前狀態(tài)至當(dāng)前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換、和相應(yīng)于從先前狀態(tài)到當(dāng)前狀態(tài)的預(yù)定的可選擇的被允許轉(zhuǎn)換的預(yù)期碼元的誤差系數(shù)求和，而令該誤差系數(shù)表述成各個(gè)所述先前狀態(tài)之和，從而對所有可能的狀態(tài)，構(gòu)成對應(yīng)于新的多個(gè)狀態(tài)序列中的每一個(gè)狀態(tài)序列的經(jīng)過更新的這類誤差系數(shù)之和；(b)如果該比特是一預(yù)定比特，則對每一狀態(tài)選擇終止于出自上述新的多個(gè)狀態(tài)序列中的狀態(tài)的最可能的狀態(tài)序列，同時(shí)選擇對應(yīng)于所述預(yù)定比特的相應(yīng)更新的誤差系數(shù)之和，從而在對應(yīng)于原始信號中的預(yù)定比特位置的被編碼信號中的比特位置處，低估任何與該處于預(yù)定比特位置的預(yù)定比特不符的狀態(tài)；(c)如果該比特不是一預(yù)定比特，則對每一狀態(tài)比較各所述經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，并選擇出一個(gè)表示接收到的被編碼碼元與預(yù)期碼元之間較少總體誤差的經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，而且選擇終止于出自上述新的多個(gè)狀態(tài)序列中的狀態(tài)的相應(yīng)最可能的狀態(tài)序列；(d)通過對每一狀態(tài)或者一任選狀態(tài)比較最可能的狀態(tài)序列的經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，而確定對應(yīng)于原始信號中的比特的最佳當(dāng)前狀態(tài)；以及(e)從而通過從上述最佳當(dāng)前狀態(tài)追溯，確定產(chǎn)生于先前的預(yù)定的多個(gè)碼元上的最可能的最早轉(zhuǎn)換及最早狀態(tài)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)并輸出最可能等于在原始信號中的該碼元的比特。
為方便起見，處于預(yù)定比特位置的至少一個(gè)預(yù)定比特是同步比特。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于解碼接收到的信號的解碼器，其中該接收到的信號是由卷積編碼器從原始信號編碼的，該原始信號在其中的預(yù)定比特位置具有至少一個(gè)預(yù)定比特，所述解碼器包括接收裝置，用于接收被編碼信號的被編碼碼元；求和裝置，用于對每一個(gè)表示原始信號中的一個(gè)比特的接收到的被編碼碼元、和對卷積編碼器的每一個(gè)可能的當(dāng)前狀態(tài)、和表示接收到的被編碼碼元之間差別及表示從編碼器的先前狀態(tài)至當(dāng)前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換以及相應(yīng)于從先前狀態(tài)到當(dāng)前狀態(tài)的預(yù)定的可選擇的被允許轉(zhuǎn)換的預(yù)期碼元的誤差系數(shù)求和，令該誤差系數(shù)表述成各個(gè)所述先前狀態(tài)之和，從而對所有可能的狀態(tài)，構(gòu)成對應(yīng)于新的多個(gè)狀態(tài)序列中的每一個(gè)狀態(tài)序列的經(jīng)過更新的這類誤差系數(shù)之和；比較和選擇裝置，用于對每一狀態(tài)進(jìn)行以下選擇如果該比特是一預(yù)定比特，則選擇終止于出自上述新的多個(gè)狀態(tài)序列中的狀態(tài)的最可能的狀態(tài)序列，同時(shí)選擇對應(yīng)于所述預(yù)定比特的相應(yīng)更新的誤差系數(shù)之和，從而在對應(yīng)于原始信號中的預(yù)定比特位置的被編碼信號中的比特位置處，低估任何與該處于預(yù)定比特位置的預(yù)定比特不符的狀態(tài)；而如果該比特不是一預(yù)定比特，則比較各所述經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，并選擇出一個(gè)表示接收到的被編碼碼元與預(yù)期碼元之間較少總體誤差的經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，而且選擇終止于出自上述新的多個(gè)狀態(tài)序列中的狀態(tài)的相應(yīng)最可能的狀態(tài)序列；處理裝置，用于通過對每一狀態(tài)或者一任選狀態(tài)，比較最可能的狀態(tài)序列的經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，而確定對應(yīng)于原始信號中的比特的最佳當(dāng)前狀態(tài)，并進(jìn)而通過從上述最佳當(dāng)前狀態(tài)追溯，確定產(chǎn)生于先前的預(yù)定的多個(gè)碼元上的最可能的最早轉(zhuǎn)換及最早狀態(tài)，從而發(fā)現(xiàn)最可能等于在原始信號中的該碼元的比特；以及傳送裝置，用于輸出上述最可能等于在原始信號中的該碼元的比特。
優(yōu)選的是，所述解碼器被配置成可產(chǎn)生對應(yīng)于卷積編碼器的維特比狀態(tài)格柵結(jié)構(gòu)，并可用以確定穿過該維特比狀態(tài)格柵結(jié)構(gòu)的被編碼信號的轉(zhuǎn)換路徑的誤差系數(shù)。
有利的是，所述解碼器包含同步識別裝置，用于識別被編碼信號中的同步比特，以便所述比較和選擇裝置利用該同步比特作為在預(yù)定比特位置的至少一個(gè)預(yù)定比特。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序包含編碼手段，從而當(dāng)該程序運(yùn)行于一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)上的時(shí)候，可執(zhí)行上述方法的所有步驟。


以下將結(jié)合

本發(fā)明，在附圖中
圖1是一個(gè)適用于本發(fā)明的卷積編碼器的示意圖；圖2是有助于理解本發(fā)明的編碼器狀態(tài)的格柵結(jié)構(gòu)示意圖，該圖展示出單獨(dú)一組編碼器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換；圖3是有助于理解本發(fā)明的編碼器狀態(tài)的格柵結(jié)構(gòu)示意圖，該圖展示出多組編碼器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，其中沒有已知比特；圖4A和圖4B是適用于本發(fā)明的編碼器狀態(tài)的格柵結(jié)構(gòu)示意圖，展示出經(jīng)過變化的多組編碼器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，其中沒有已知比特；圖4A和圖4B是適用于本發(fā)明的編碼器狀態(tài)的格柵結(jié)構(gòu)示意圖，展示出經(jīng)過變化的多組編碼器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，其中沒有已知比特；圖5A和圖5B是適用于本發(fā)明的編碼器狀態(tài)的格柵結(jié)構(gòu)示意圖，展示出經(jīng)過變化的多組編碼器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，其中有兩個(gè)不連續(xù)的比特是已知的；圖6A、圖6B和圖6C是適用于本發(fā)明的編碼器狀態(tài)的格柵結(jié)構(gòu)示意圖，展示出經(jīng)過變化的多組編碼器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，其中有兩個(gè)連續(xù)的比特是已知的；圖7是一個(gè)以原有技術(shù)進(jìn)行維特比解碼時(shí)所使用的相加、比較和選擇處理的流程圖；圖8是圖7所示相加、比較和選擇處理依據(jù)本發(fā)明做了改動(dòng)后的流程圖；圖9是一種已知的維特比解碼器的相加-比較-選擇模塊的輸入及輸出示意圖；圖10是一種根據(jù)本發(fā)明原理得到改進(jìn)的維特比解碼器的相加-比較-選擇模塊的輸入及輸出示意圖。
在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。
具體實(shí)施例方式
已知的卷積編碼器可以依據(jù)其比率及其約束長度來定義，其中該比率即輸入比特與輸出碼元的比例，而該約束長度即與每個(gè)輸出碼元相關(guān)的輸入碼元的數(shù)量。編碼器的輸出與預(yù)定的生成多項(xiàng)式的系數(shù)相關(guān)，該生成多項(xiàng)式確定哪一系列的連續(xù)輸入比特被相加以形成相應(yīng)的輸出碼元。
圖1示出了一個(gè)已知的1/2比率卷積編碼器10，也就是該編碼器對每一輸入比特有兩個(gè)輸出碼元，其約束長度為3。解碼器的輸入11接至第一存儲(chǔ)單元12的輸入，并且分別接至第一模2(modulo-2)加法器13和第二模2加法器14的第一輸入。第一存儲(chǔ)單元12的輸出接至第二存儲(chǔ)單元15的輸入以及第一模2加法器13的第二輸入。第二存儲(chǔ)單元15的輸出接至第一模2加法器13的第三輸入，并接至第二模2加法器14的第二輸入。第一模2加法器的輸出接至編碼器的第一輸出16，并且第二模2加法器的輸出接至編碼器的第二輸出17。輸出比特交替地從第一輸出16和第二輸出17讀取，從而形成一個(gè)兩比特輸出碼元，該兩比特輸出碼元通過上述關(guān)系與當(dāng)前的一比特輸入及兩個(gè)先前的輸入比特相關(guān)。
第一存儲(chǔ)單元12包含一個(gè)輸入比特d1，其直接在當(dāng)前輸入比特之前被接收，而第二存儲(chǔ)單元15包含一個(gè)輸入比特d2，其直接在輸入比特d1之前被接收。由于對編碼器的第一輸出16，比特輸出是通過將輸入比特與兩個(gè)分別存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)單元12和第二存儲(chǔ)單元15中的直接在其之前的輸入d1、d2相加而得到的，因此第一輸出具有一個(gè)多項(xiàng)式系數(shù)111；并且由于對編碼器的第二輸出17，其比特輸出是通過將該當(dāng)前輸入比特與存儲(chǔ)在第二存儲(chǔ)單元15中的先前的輸入d2相加得到的，而不是與直接在其之前的輸入比特d1相加得到的，因此該第二輸出具有多項(xiàng)式系數(shù)101。
編碼器10的狀態(tài)在任何時(shí)刻均可用第一和第二存儲(chǔ)單元12、15的內(nèi)容d1、d2來表示。因此，如果d1＝1并且d2＝1，則將編碼器10的狀態(tài)稱為等于11。在所述情況下編碼器所具有約束長度為3，因此該編碼器有四種可能的狀態(tài)11，10，01和00。只存在兩種從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的可能轉(zhuǎn)換，這取決于輸入是0還是1。圖2給出了一個(gè)可能的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的格柵結(jié)構(gòu)示意圖，其中狀態(tài)轉(zhuǎn)換取決于初始狀態(tài)和所接收到的輸入比特。因此舉例來說，在d1＝1而d2＝1時(shí)，編碼器處在等于11的狀態(tài)21，并且如果輸入比特是1，則第一存儲(chǔ)單元的內(nèi)容就被移送到第二存儲(chǔ)單元而使d1保持為1；且該輸入比特被移送到第一存儲(chǔ)單元而使d2保持為1，編碼器經(jīng)歷了轉(zhuǎn)變211，從等于11的狀態(tài)21轉(zhuǎn)變到等于11的狀態(tài)31。而如果輸入比特是0，則編碼器經(jīng)歷轉(zhuǎn)變212，從等于11的狀態(tài)21轉(zhuǎn)變到等于01的狀態(tài)31。圖3與圖2類似，但是被擴(kuò)展用來表示對應(yīng)于接收六個(gè)連續(xù)輸出碼元的可能狀態(tài)轉(zhuǎn)換，可用這些轉(zhuǎn)換表示已知的維特比解碼過程。
維特比編碼器循環(huán)操作，如下所述。在每一時(shí)刻每個(gè)狀態(tài)都具有一指針，指向終止于本狀態(tài)的處于狀態(tài)最佳序列或路徑中的前一狀態(tài)。每個(gè)狀態(tài)還具有關(guān)聯(lián)的路徑尺度(metric)，該關(guān)聯(lián)路徑尺度表示假定該編碼器經(jīng)過終止于該狀態(tài)的最可能的路徑時(shí)，所有接收到的碼元直到當(dāng)前碼元的概率。根據(jù)貝葉斯法則，假定所有接收到的碼元乘以若干難于計(jì)算(并且是可忽略的)的常數(shù)，則上述概率即等于終止于這一狀態(tài)的最佳路徑的概率。方便的(而且也是慣用的)做法是利用一種對數(shù)記數(shù)，從而以尺度上的相加代替概率的相乘。
參考圖9，該圖展示出一種已知的相加-比較-選擇(ACS)模塊在下一個(gè)時(shí)刻即當(dāng)接收到新碼元時(shí)的輸入及輸出信號，此時(shí)采用ACS模塊90操作，計(jì)算出一組新的路徑尺度，每一路徑尺度對應(yīng)于一個(gè)狀態(tài)。對于每一個(gè)新狀態(tài)，所述ACS操作假定從先前的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到該狀態(tài)，與接收到的碼元和預(yù)期的碼元相關(guān)，通過使與該狀態(tài)關(guān)聯(lián)的尺度91、92與計(jì)分(score)93、94相加，而產(chǎn)生對應(yīng)于兩種可能的先前狀態(tài)中的每種狀態(tài)的結(jié)果。所述ACS操作隨后將這些結(jié)果進(jìn)行比較并選出最佳結(jié)果，將這一判定的結(jié)果作為到達(dá)這一狀態(tài)的最佳路徑中的轉(zhuǎn)換、并作為新的尺度95加以存儲(chǔ)。一旦計(jì)算出所有新的尺度而且不必再存儲(chǔ)舊的尺度，即可處理下一個(gè)接收到的碼元。這意味著不得不對每一個(gè)碼元執(zhí)行上述ACS操作，以便對每一個(gè)狀態(tài)計(jì)算路徑尺度，并且判定到達(dá)該狀態(tài)的最佳路徑中的最佳的先前狀態(tài)。
這種ACS處理展示于流程7。接收到一個(gè)碼元時(shí)，在步驟71將符合假設(shè)的唯一的先前狀態(tài)的路徑尺度與一計(jì)分相加而計(jì)算計(jì)分_0，其中上述假設(shè)是該編碼器的輸入比特為0，而上述用于相加的計(jì)分則是基于在給出所設(shè)先前狀態(tài)時(shí)、接收到的碼元與所預(yù)期的碼元之間的負(fù)值的平方的歐幾里得距離。同樣以相同方式假定編碼器的相應(yīng)輸入比特為1，在步驟71計(jì)算計(jì)分1。在步驟73將以上兩個(gè)計(jì)分進(jìn)行比較，如果計(jì)分_1大于計(jì)分_0，在步驟74將對應(yīng)于該狀態(tài)的計(jì)分設(shè)定為計(jì)分_1，并且假定最初的輸入比特為1而設(shè)定對該先前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換路徑。另一方面，如果計(jì)分_0大于計(jì)分_1，則在步驟75將對應(yīng)于該狀態(tài)的計(jì)分設(shè)定為計(jì)分_0，并且假定最初的輸入比特為0而設(shè)定對該先前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換路徑。本算法的特點(diǎn)是如果追溯路徑足夠的遠(yuǎn)，則所有的路徑都將匯集到同一狀態(tài)。為了由維特比解碼器確定與特定碼元相關(guān)的輸出比特，必須等待，直到碼元受到處理為止，然后再返回在格柵結(jié)構(gòu)中尋找出所匯集的路徑。而由于沿這一路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即可簡單地確定被解碼的比特。
對于一個(gè)真正的解碼器，必須對追溯的長度施加一定限制；典型的做法是在確定狀態(tài)從而也是使確定輸出比特之前所接收到的約束長度乘以5倍和10倍。更為常見的則是通過選擇一個(gè)最佳狀態(tài)并追溯至路徑存儲(chǔ)器所允許的最大限度找出該路徑中的第一個(gè)轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)上述目的。優(yōu)選的是最佳狀態(tài)是具有最佳計(jì)分的狀態(tài)，但為簡單起見也可以是任意狀態(tài)(例如全部為0)。為進(jìn)行連續(xù)操作，這種對最佳路徑中的最早轉(zhuǎn)換的追溯操作對于每一個(gè)輸入碼元執(zhí)行一次。
該解碼算法可以在一個(gè)已知狀態(tài)下開始，或者在所有狀態(tài)概率相等的情況下開始。
在某些信號或數(shù)據(jù)流中，有一些諸如像同步比特這樣的輸入比特是已知的，或者是可以由被編碼信號識別或確定的。在本發(fā)明的解碼方法中，利用這樣的固定比特信息來取代選擇操作，也就是說根據(jù)固定比特選擇最佳先前狀態(tài)。對應(yīng)于這一判定而設(shè)定對該狀態(tài)的計(jì)分。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將固定比特選擇為該先前狀態(tài)中的最后一個(gè)比特(即以下示例中的d2)。
參見圖10，其展示出根據(jù)本發(fā)明原理得到改進(jìn)的ACS模塊100的輸入及輸出信號，其中同樣輸入到該ADC模塊的第一信號101表示已知的比特，而第二信號102表示該已知比特的值。通過檢驗(yàn)第一信號是否攜載信息“本比特是固定的”，并且當(dāng)結(jié)果為“是”時(shí)使得第二信號攜載信息“本比特具有值x”從而驅(qū)動(dòng)ADC模塊100，就可以簡單地確定是否一個(gè)比特為已知的。這種根據(jù)本發(fā)明原理得到改進(jìn)的ACS處理示于圖8。與未經(jīng)改進(jìn)的ACS處理相同，該經(jīng)過改進(jìn)的ACS處理在步驟71和72計(jì)算計(jì)分_0和計(jì)分_1，而在步驟81確定是否原始的比特為一個(gè)固定比特。如上所述，這類確定包含讀取表示是否該比特固定的相應(yīng)信號，若該比特固定，則讀取比特值。而如果原始比特不是固定比特，則改進(jìn)的處理與處理未經(jīng)改進(jìn)的ACS處理相同，在步驟73比較兩種計(jì)分，并在步驟74或步驟75相應(yīng)地設(shè)定狀態(tài)和轉(zhuǎn)換路徑。但若在步驟81確定該原始比特確為一固定比特，則改進(jìn)的處理在步驟81確定該固定比特是0還是1。如果固定比特是1，則在步驟74將對應(yīng)于該狀態(tài)的計(jì)分設(shè)定為計(jì)分_1，并在已知原始輸入比特為1的條件下設(shè)定對該先前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換路徑。另一方面，如果固定比特是0，則在步驟75將對應(yīng)于該狀態(tài)的計(jì)分設(shè)定為計(jì)分_0，并在已知原始輸入比特為0的條件下設(shè)定對該先前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換路徑。
作為示例，考慮在時(shí)間步2的第二個(gè)轉(zhuǎn)換之后已知d2＝0的情況。參看圖3和圖4A，已知在所示格柵結(jié)構(gòu)中第三列(表示在時(shí)間步2之后的狀態(tài))的狀態(tài)41、43分別等于11(即d1＝1，d2＝1)和01(即d1＝0，d2＝1)，因?yàn)樗鼈兒衐2＝1所以不是有效的，因此在比較穿過格柵結(jié)構(gòu)的各路徑時(shí)，可將這些狀態(tài)和任何導(dǎo)致這些狀態(tài)的操作311、321、312、322或從這些狀態(tài)出發(fā)的操作411、412、431、432均有效地除去或者低估(discount)。類似地如圖4B所示，與圖3相比，圖3中作為示例所顯示的第二列內(nèi)(表示在時(shí)間步1之后的狀態(tài))分別等于11和10的狀態(tài)31、32不再有任何由這些狀態(tài)出發(fā)的轉(zhuǎn)換，因此這些狀態(tài)及導(dǎo)致這些狀態(tài)的任何操作211、221、231、241均可被有效地除去或低估，從而減少了需加以比較的穿過格柵結(jié)構(gòu)的路徑數(shù)量，并增加了用以解碼相關(guān)比特的置信度。
在實(shí)踐中，固定比特廢棄(override)效果在于ACS模塊自身。自動(dòng)進(jìn)行遍歷格柵結(jié)構(gòu)的搜索的實(shí)施方案源自于維特比算法的特點(diǎn)，它無需真正地除去或者低估狀態(tài)，因?yàn)檫@樣作從計(jì)算角度看是昂貴的。與圖3相比較而參考圖4A，通過局限于在時(shí)間步3之后對圖示四個(gè)狀態(tài)中的每個(gè)狀態(tài)進(jìn)行判定，就簡單地將等于01的狀態(tài)43和等于11的狀態(tài)排除在考慮范圍之外。此后維特比算法會(huì)自行除去狀態(tài)31和32的路徑，而不必進(jìn)行昂貴的格柵結(jié)構(gòu)刪除操作。
圖5A和圖5B用以說明兩個(gè)不連續(xù)的已知比特的作用。除了如以上示例的說明，由于在第二轉(zhuǎn)換后d2＝0，圖3所示第二和第三列中的狀態(tài)31、32、41、43在時(shí)間步1、2之后被有效地排除在考慮范圍之外，如果已知在第六列中d2＝1，則分別等于10和00的狀態(tài)72、74及其相應(yīng)的導(dǎo)致該狀態(tài)的轉(zhuǎn)換631、641、632、642以及由該狀態(tài)出發(fā)的轉(zhuǎn)換721、722、741、742就可以有效地不予處理，如圖5A與圖3比較所示。而且在前一列中分別等于01和00的狀態(tài)63、64已經(jīng)不再有源自于它們的操作，這些狀態(tài)連同導(dǎo)致它們的轉(zhuǎn)換512、522、532、542也可有效地不予處理，如圖5B與圖3比較所示。
圖6A、6B、6C用以說明兩個(gè)連續(xù)的已知比特的作用。除了如以上兩個(gè)示例的說明，由于在第二轉(zhuǎn)換后d2＝0，圖3所示第二和第三列中的狀態(tài)31、32、41、43被有效地排除在考慮范圍之外，如果已知在第三轉(zhuǎn)換之后d2＝1，則分別等于10和00的狀態(tài)52、54及其相應(yīng)的其余轉(zhuǎn)換441、521、522、642就可以不予處理，如圖6B所示；而且如圖6C所示，處于前面一列中等于00的狀態(tài)44(該狀態(tài)已不再有由此出發(fā)的有效轉(zhuǎn)換)、連同導(dǎo)致狀態(tài)44的轉(zhuǎn)換332、342也可以有效地不予處理。
如以上就圖4所示情況進(jìn)行的說明，在圖5和圖6所示任一種情況中都不必實(shí)際除去或低估狀態(tài)。
盡管本發(fā)明是以約束長度為3、比率1/2的非遞歸(non-recursive)、非系統(tǒng)(non-systematic)型編碼器來說明的，應(yīng)理解本發(fā)明并不受限于某一特定的比率、穿孔模式(puncturing pattern)或約束長度。本發(fā)明同樣可應(yīng)用于系統(tǒng)型卷積碼和/或遞歸碼。而且，盡管本發(fā)明利用維特比格柵結(jié)構(gòu)加以說明，但應(yīng)理解維特比格柵結(jié)構(gòu)僅僅是一種說明維特比解碼器操作的直觀手段，并不能限制本發(fā)明的廣泛可應(yīng)用性。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)i)固定比特總能被解碼器解碼而沒有差錯(cuò)。
ii)與固定比特接近的比特被正確解碼的可能性得到提高，這是因?yàn)橐阎忍氐奈恢脤τ谟行卸?、亦即通過維特比解碼器進(jìn)行搜索的轉(zhuǎn)換路徑的限制。
iii)通常由維特比解碼器產(chǎn)生的長錯(cuò)誤突發(fā)、甚至是在時(shí)間上不相關(guān)的輸入噪聲由于固定比特的存在而被減少。如果固定比特成組發(fā)生，長于編碼器的儲(chǔ)存波形深度(memory depth)，則連續(xù)的固定比特導(dǎo)致固定狀態(tài)。錯(cuò)誤突發(fā)不會(huì)通過這種固定狀態(tài)傳播。
以上ii)和iii)的效果是與維特比解碼器不能利用固定比特信息時(shí)的情況相比，出自該解碼器的非固定比特輸出中的誤碼率減少。
權(quán)利要求
1.一種解碼接收到的信號(16，17)的方法，其中該接收到的信號是由卷積編碼器(10)從原始信號(11)編碼的，該原始信號(11)在其中的一預(yù)定比特位置具有至少一個(gè)預(yù)定比特(101)，所述方法是通過由該接收到的信號(16，17)確定與該編碼器(10)的預(yù)定的生成多項(xiàng)式相符的最大可能狀態(tài)序列、并借助于處于該預(yù)定比特位置的該至少一個(gè)預(yù)定比特(101)來實(shí)施的，所述方法的特征在于a)對每一個(gè)表示該原始信號中的一個(gè)比特的接收到的被編碼碼元，對應(yīng)于每一個(gè)可能的當(dāng)前狀態(tài)，對表示該接收到的被編碼碼元之間差別、表示從該編碼器的先前狀態(tài)至當(dāng)前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換、和相應(yīng)于從先前狀態(tài)到該當(dāng)前狀態(tài)的預(yù)定的可選擇的被允許轉(zhuǎn)換的預(yù)期碼元的誤差系數(shù)求和，而令該誤差系數(shù)(93，94)表述成各個(gè)所述先前狀態(tài)之和，從而對所有可能的狀態(tài)，構(gòu)成對應(yīng)于新的多個(gè)狀態(tài)序列中的每一個(gè)狀態(tài)序列的經(jīng)過更新的該誤差系數(shù)之和；b)如果該比特是一預(yù)定比特(101)，則對于每一狀態(tài)選擇(82，74)終止于出自該新的多個(gè)狀態(tài)序列中的該狀態(tài)的最可能的狀態(tài)序列，同時(shí)選擇對應(yīng)于所述預(yù)定比特(101)的相應(yīng)更新的誤差系數(shù)之和，從而在對應(yīng)于該原始信號中的該預(yù)定比特位置的該被編碼信號中的該比特位置處，低估任何與處于該預(yù)定比特位置的該預(yù)定比特不符的狀態(tài)；c)如果該比特不是一預(yù)定比特，則對每一狀態(tài)比較各所述經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，并選擇出(74，75)一個(gè)表示該接收到的被編碼碼元與該預(yù)期碼元之間較少總體誤差的經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，而且選擇終止于出自該新的多個(gè)狀態(tài)序列中的該狀態(tài)的相應(yīng)最可能的狀態(tài)序列(95)；d)通過對每一狀態(tài)或者一任選狀態(tài)，比較該最可能的狀態(tài)序列的該經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，而確定對應(yīng)于該原始信號中的該比特的最佳當(dāng)前狀態(tài)；以及e)由此通過從該最佳當(dāng)前狀態(tài)追溯，確定產(chǎn)生于先前的預(yù)定的多個(gè)碼元上的最可能的最早轉(zhuǎn)換及最早狀態(tài)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)并輸出一個(gè)最可能等于在該原始信號中的該碼元的比特。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該處于一預(yù)定比特位置的至少一個(gè)預(yù)定比特(101)是同步比特。
3.一種解碼器，用于解碼由卷積編碼器(10)從原始信號(11)編碼的信號(16，17)，該原始信號(11)在其中的一預(yù)定比特位置具有至少一個(gè)預(yù)定比特(101)，其特征在于所述解碼器包括接收裝置，用于接收該被編碼信號的被編碼碼元；求和裝置(100)，用于對每一個(gè)表示該原始信號中的一個(gè)比特的接收到的被編碼碼元、和對該卷積編碼器的每一個(gè)可能的當(dāng)前狀態(tài)、和表示該接收到的被編碼碼元之間差別及表示從一先前狀態(tài)至該當(dāng)前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換以及相應(yīng)于所述從先前狀態(tài)到當(dāng)前狀態(tài)的預(yù)定的可選擇的被允許轉(zhuǎn)換的預(yù)期碼元的誤差系數(shù)求和，令該誤差系數(shù)表述成各個(gè)該述先前狀態(tài)之和，從而對所有可能的狀態(tài)，構(gòu)成對應(yīng)于新的多個(gè)狀態(tài)序列中的每一個(gè)狀態(tài)序列的經(jīng)過更新的該誤差系數(shù)(93，94)之和；比較和選擇裝置(100)，用于對每一狀態(tài)進(jìn)行如下選擇如果該比特是一預(yù)定比特(101)，則選擇終止于出自該新的多個(gè)狀態(tài)序列中的狀態(tài)的一最可能的狀態(tài)序列，同時(shí)選擇對應(yīng)于該預(yù)定比特的相應(yīng)更新的誤差系數(shù)之和，從而在對應(yīng)于該原始信號中的該預(yù)定比特位置的該被編碼信號中的該比特位置處，低估任何與處于該預(yù)定比特位置的該預(yù)定比特不符的狀態(tài)；而如果該比特不是一預(yù)定比特，則比較各所述經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，并選擇出一個(gè)表示該接收到的被編碼碼元與該預(yù)期碼元之間較少總體誤差的經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，而且選擇終止于出自該新的多個(gè)狀態(tài)序列中的該狀態(tài)的相應(yīng)最可能的狀態(tài)序列；處理裝置，用于通過對每一狀態(tài)或者一任選狀態(tài)，比較該最可能的狀態(tài)序列的各該經(jīng)過更新的誤差系數(shù)之和，而確定對應(yīng)于該原始信號中的該比特的一最佳當(dāng)前狀態(tài)；并進(jìn)而通過從該最佳當(dāng)前狀態(tài)追溯，確定產(chǎn)生于先前的預(yù)定的多個(gè)碼元上的最可能的最早轉(zhuǎn)換及最早狀態(tài)，從而發(fā)現(xiàn)最可能等于在該原始信號中的該碼元的比特；以及傳送裝置，用于輸出所述最可能等于在該原始信號中的該碼元的比特。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的解碼器，其特征在于所述解碼器用于產(chǎn)生對應(yīng)于該卷積編碼器的格柵結(jié)構(gòu)，并用于確定穿過該維特比狀態(tài)格柵結(jié)構(gòu)的該被編碼信號的轉(zhuǎn)換路徑的誤差系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的解碼器，其特征在于所述解碼器包含同步識別裝置，用于識別該被編碼信號中的同步比特，以便該比較和選擇裝置(100)利用該同步比特作為所述在一預(yù)定比特位置的至少一個(gè)預(yù)定比特(101)。
6.一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序包含編碼手段，從而當(dāng)該程序運(yùn)行于一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)上的時(shí)候，可執(zhí)行權(quán)利要求1或2所述方法的所有步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種解碼器和解碼方法，用于解碼在預(yù)定位置具有至少一個(gè)預(yù)定比特(101)的卷積編碼信號。所述解碼包括以下步驟對每一個(gè)表示原始信號中比特的接收到的被編碼碼元，求和一種誤差系數(shù)，而令該誤差系數(shù)(93，94)表述成各個(gè)所述先前狀態(tài)之和，從而得到所有可能狀態(tài)的這類誤差系數(shù)之和；若比特是一預(yù)定比特，選擇一最可能的狀態(tài)序列，同時(shí)選擇相應(yīng)更新的誤差系數(shù)之和，低估任何與預(yù)定比特不符的狀態(tài)；若比特不是預(yù)定比特，比較更新后的誤差系數(shù)之和，并對更新后的誤差系數(shù)之和進(jìn)行選擇，并選擇一相應(yīng)最可能的狀態(tài)序列；通過比較最可能的狀態(tài)序列的更新后的誤差系數(shù)之和而確定對應(yīng)于原始信號中的比特的最佳當(dāng)前狀態(tài)；并進(jìn)而發(fā)現(xiàn)并輸出最可能等于在原始信號中的該碼元的比特。
文檔編號H03M13/41GK1534878SQ20041003091
公開日2004年10月6日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者A·R·哈蓋特, A R 哈蓋特 申請人:泰德廣播電視公司