[发明专利]一种维特比译码器及其路径度量计算方法

说明书

技术领域

本发明属于专用集成电路(ASIC)领域，特别涉及一种维特比(viterbi)译码器及其路径度量计算方法。

背景技术

viterbi译码广泛应用于各种通信领域。在viterbi译码中，需要对所有可能的状态路径进行路径度量的计算，路径状态的数目取决于编码器的约束长度。图1给出了一个卷积码编码器的示意图。图1中以1/2编码速率为例，G1和G2代表编码生成多项式，比特(bit)0到比特L-1合并的数值被称为卷积码的状态，如果约束长度为L，则状态数一共为N＝2^L-1，x代表输入编码器的数据，y1和y2是编码器的输出。

在卷积编码过程中，可能存在的状态转移如图2所示：如果输入编码器的数据为比特0，则编码器的状态转移为2k→k或者2k+1→k；如果输入编码器的数据为比特1，则编码器的状态转移为2k→k+N/2或者2k+1→k+N/2。译码的过程就是把接收到的比特与所有可能的状态转移路径进行对比，挑选出概率最大的那条路径作为译码结果。

在viterbi译码中，按照图2所示的路径转移进行计算。从第τ步到第τ+1步：从状态2k出发存在两条可能的转移路径，分别对应于编码器输入比特是0或者1的情况，假如输入是0，则状态会从2k转移到k状态，对应的转移路径度量为λ_2k，τ；假如输入是1，则状态会从2k转移到k+N/2状态，相应的转移度量为λ_2k+N，τ。同理有对应于2k+1状态的两种可能的转移路径，以及相对应的转移路径度量λ_2k+1，τ和λ_2k+N+1，τ。计算过程就是根据第τ步的路径度量Г_2k，τ、Г_2k+1，τ和各自对应的转移路径度量计算出第τ+1步的路径度量Г_k，τ+1、Г_k+N/2，τ+1，如下所示：

Г_k，τ+1＝max(Г_2k，τ+λ_2k，τ，Г_2k+1，τ+λ_2k+1，τ)

Г_k+N/2，τ+1＝max(Г_2k，τ+λ_2k+N，τ，Г_2k+1，τ+λ_2k+N+1，τ)

在viterbi译码的计算过程中，需要保存每个状态的路径度量。由于每步计算的输出状态并不等于输入状态，在硬件实现中，为保证计算的速度，一般都采用乒乓缓存之类的方式，把存储空间分为两部分。如图3所示：在第τ步计算时，路径度量值从缓存1中取出，由蝶形运算单元进行计算，计算结果储存到缓存2中，第τ+1步则反之。缓存1和缓存2可以独立存取，这样可以保证取数据、计算和储存结果这三种操作能同时进行，从而达到最大速度。为保证缓存1和缓存2的地址空间在存取的时候不发生冲突，一般缓存1和缓存2都需要能完整地保存所有状态的路径度量值，从而一共需要2N个存储单元。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种维特比译码器及其路径度量计算方法，以减少维特比译码器进行路径度量计算所需的存储单元的数目。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种用于维特比译码器的路径度量计算方法，所述维特比译码器中包括：n个蝶形运算单元，宽度为n个路径度量、深度为N/(4n)的第一、二FIFO，宽度为n个路径度量、深度为3N/(8n)的第三、四FIFO，N为维特比译码器的状态数，1≤n≤N/4，所述方法包括：

重复N/(4n)次执行下述步骤A、B：

A、从第一、二FIFO中分别读取n个路径度量，将读取到的2n个路径度量送入n个蝶形运算单元，将n个蝶形运算单元运算产生的2n个路径度量存储到第一、三FIFO中；

B、从第一、二FIFO中分别读取n个路径度量，将读取到的2n个路径度量送入n个蝶形运算单元，将n个蝶形运算单元运算产生的2n个路径度量存储到第二、四FIFO中；

重复N/(4n)次执行下述步骤C、D：

C、从第三、四FIFO中分别读取n个路径度量，将读取到的2n个路径度量送入n个蝶形运算单元，将n个蝶形运算单元运算产生的2n个路径度量存储到第一、三FIFO中；