[发明专利]具有按位片顺序实现的路径量度更新的维特比解码

说明书

发明领域

本发明涉及用于对编码数据流进行解码的一种系统和方法。

先有技术说明

经由硬盘的磁头等通过诸如无线电、红外线等媒体传送数据时，经常会引起误码。相应地，人们已经知道，在传输前对数据进行编码，以便在传送原始数据前将冗余添加到原始数据。随后，在接收数据流时使用合适的解码器对编码的数据流进行解码。当然，编码时添加的冗余越多，需要传送的比特就越多，并且相应地，需要在添加的冗余量与由于添加冗余而实现的误码复原量之间进行平衡。

一种常见的编码技术常称为卷积编码，它产生包括多个代码的编码数据流。当编码器接收要编码的输入时，例如接收数据比特时，编码器便接收输入以及编码器接收的多次先前输入来生成代码。称为“约束长度”的术语用于表示卷积编码器为生成输出代码而使用的输入次数。例如，如果约束长度“k”为7，这表示卷积编码器生成的输出代码依赖于当前输入加上先前的6次输入。相应地，可以明白，对于每次输入，编码器可能有2^k-1个先前状态。

上述类型的编码例如在硬盘驱动器、移动电话和数字音频广播(DAB)无线电中有多种用途。一个涉及DAB的标准示例是1997年5月发布的题为“无线电广播系统；向移动、便携和固定接收机发送的数字音频广播(DAB)”的ETSI(欧洲电信标准协会)ETS 300401标准(第二版)。在DAB无线电中，编码器的约束长度k为7，因此，对于每个输入比特，编码器可能有64种状态(按6个先前输入比特)。

在原始数据比特序列已被编码形成编码数据流时，可以明白，在接收端需要提供一种技术用于对数据流进行解码，并使用数据流中的冗余以试图纠正接收信息中的任何错误。常用于执行这种解码的一种算法是维特比算法，该算法一般用于对卷积编码数据流进行解码。McGraw-Hill公司出版的John G.Proakis编写的文献“数字通信”(第三版)中对维特比算法进行了全面的描述。

按照维特比技术，生成诸如图1所示的表，2^k-1种状态中的每一个状态都有一个条目，并且在接收到编码数据流中的每个代码时表都会被更新。因此，如图1所示，每个条目都具有标识状态的字段20、标识与所述状态相关联的“量度”或记分(score)的字段30、以及给出预定数量比特的指示的路径历史40，在假定相关联状态是最可能的状态的条件下，所述预定数量比特被认为是原始数据序列中的比特。

当每个代码被接收时，每个状态的量度30必须被更新，并且具有“最佳”量度的状态(例如，视实现而定，一般是具有最低或最高值的)被选定为具有正确路径。相应地，所述状态路径历史40中最早的比特随后作为该级的正确输出比特被输出。

为指明一般是如何对每种状态更新量度，参考图2，该图表示新状态是如何与先前状态相关。可以明白，假定某特定状态正确，则在编码器接收到新比特时，该新比特将为逻辑0值或逻辑1值，并且相应地，对于编码器用来生成代码输出的数据有两种可能性。由于存在信号恶化的可能性，可以明白，在解码器接收到代码时，对于表10中的每种状态，必需确定该状态表示与新输入比特一起用于生成代码的k-1个先前输入比特的可能性。

参照图2，此图说明假定约束长度k为4时的可能状态，并且相应地三个先前输入比特与新输入比特一起用于生成代码。在图的左手侧，可以看到三个先前比特的所有8种可能状态均被表示。考虑原状态为001的示例，可以明白，编码器生成的代码所依据的数据可为0010或0011，即新比特可以为0或1。如果比特实际上是0010或0011，则解码器知道编码器生成的代码将是什么，并且相应地将那些代码与接收的代码相比较，以确定用于生成传送代码的比特实际上为0010或0011的可能性。此比较产生更新值(常称为汉明距离)，该值可用于生成状态的更新记分。