專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的并行Turbo編譯碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信系統(tǒng)中的糾錯(cuò)編譯碼方法，尤其是在采用Turbo(特博)碼的數(shù)字通信系統(tǒng)中，基于分塊處理的并行Turbo編譯碼方法。
背景技術(shù)：
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，尤其是無(wú)線數(shù)字通信系統(tǒng)中，糾錯(cuò)碼對(duì)于保障可靠的通信、提高通信質(zhì)量起著重要的作用。此外，糾錯(cuò)碼還被廣泛應(yīng)用于降低計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)算系統(tǒng)中的誤碼率，以延長(zhǎng)計(jì)算機(jī)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間。
C.貝努，A.格拉維休仕(C.Berrou，A.Glavieux，et.al.)等人于1993年在＂nearShannon limit error-correcting coding and decodingTurbo codes，＂Proc.1993 Int.Conf.Communication，pp.1064-1070，(“接近香農(nóng)限的糾錯(cuò)編譯碼方案Turbo碼”，1993年國(guó)際通信大會(huì)論文集，第1064頁(yè)至1070頁(yè))論文中首次提出Turbo(特博)碼的編譯碼方法。Turbo碼編碼器是由兩個(gè)遞歸系統(tǒng)卷積碼(RSC，Recursive Systematic Convolutional code)編碼器通過(guò)一個(gè)隨機(jī)交織器并行連接而成，編碼后的校驗(yàn)位經(jīng)過(guò)穿孔刪余處理后，從而產(chǎn)生不同碼率的碼字。由于兩個(gè)RSC分量編碼器RSC1和RSC2是通過(guò)并行的方式進(jìn)行級(jí)聯(lián)編碼，所以這種Turbo碼也被稱(chēng)之為并行級(jí)聯(lián)卷積碼(PCCC，Parallel ConcatenatedConvolutional Code)。Turbo碼巧妙地將卷積編碼與隨機(jī)交織器結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)編碼的思想。在解碼處理時(shí)，Turbo碼通過(guò)迭代譯碼來(lái)逼近最大似然譯碼Turbo碼在解碼時(shí)采用了軟輸入軟輸出(SISO，Soft-In Soft-Out)譯碼模塊，它由兩個(gè)SISO譯碼模塊SISO1和SISO2串行級(jí)聯(lián)組成；譯碼模塊SISO1對(duì)分量碼RSC1進(jìn)行軟輸入軟輸出譯碼，產(chǎn)生關(guān)于信息序列中每一比特的似然比信息，并將其中的外信息(Extrinsic Information)經(jīng)過(guò)交織處理后作為SISO2在對(duì)分量碼RSC2進(jìn)行軟輸入軟輸出譯碼時(shí)的先驗(yàn)信息；譯碼模塊SISO2對(duì)分量碼RSC2進(jìn)行軟輸入軟輸出譯碼，產(chǎn)生關(guān)于交織信息序列中每一比特的似然比信息，并將其中的外信息(Extrinsic Information)經(jīng)過(guò)解交織處理后，作為下一次SISO1在對(duì)分量碼RSC1進(jìn)行軟輸入軟輸出譯碼時(shí)的先驗(yàn)信息；經(jīng)過(guò)多次迭代，SISO1和SISO2的外信息將趨于穩(wěn)定，似然比漸近值逼近于整個(gè)碼的最大似然譯碼。C.貝努等人的仿真研究表明，基于(37，21)分量RSC編碼器的并行級(jí)聯(lián)Turbo碼，在編碼分組長(zhǎng)度為65536，編碼碼率為1/2時(shí)，迭代次數(shù)達(dá)到18次時(shí)，誤碼率下降到10-5以下系統(tǒng)所需的信噪比僅為0.7dB，達(dá)到了接近香農(nóng)限的性能。因其優(yōu)異的糾錯(cuò)性能，近些年來(lái)Turbo碼一直成為糾錯(cuò)編碼領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)，并獲得了大量成果。其中一個(gè)主要的研究領(lǐng)域是圍繞Turbo碼迭代譯碼算法的研究工作。到目前為止，人們已經(jīng)先后提出了最大后驗(yàn)概率譯碼(MAP，Maximum A Posteriori)算法(包括標(biāo)準(zhǔn)的BCJR算法，對(duì)數(shù)域上的LOG-MAP算法及其簡(jiǎn)化的MAX-LOG-MAP算法，減少狀態(tài)搜索的M-BCJR和T-BCJR算法，滑動(dòng)窗SW-BCJR算法，將標(biāo)準(zhǔn)BCJR算法簡(jiǎn)化為僅僅包括前向遞歸的OSA算法等)、軟輸出Viterbi(SOVA，Soft-Output ViterbiAlgorithm)算法等譯碼算法。
在研究、分析和理解Turbo碼性能的過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)，在信噪比(SNR，Signal-to-noise Ratio)較高，誤碼率(BER)較低時(shí)，Turbo碼的性能是由碼字的最小有效碼距dmin確定，即Turbo碼的性能在SNR增加的過(guò)程中將趨近于dmin的漸進(jìn)線，這意味著Turbo碼在信噪比SNR較高時(shí)所出現(xiàn)的所謂差錯(cuò)平臺(tái)(error floor)將取決于dmin。M.布瑞林和J.B.胡柏(M.Breiling and J.B.Huber)在論文“Upper Bound on the Minimum Distance of Turbo Codes”，IEEETransactions on Communications，Vol.49，No.5，2001，pp.808～815(“Turbo碼最小碼距上界”，IEEE通信學(xué)報(bào)，第49卷5期，2001年，第808頁(yè)至815頁(yè))研究指出，Turbo碼的最小碼距不可能大于碼長(zhǎng)的平方根。一般而言，增加交織器的交織長(zhǎng)度和并采用適當(dāng)?shù)慕豢椃椒梢栽黾觗min，從而獲得更好的糾錯(cuò)性能。
Turbo碼雖然表現(xiàn)出了優(yōu)異的系統(tǒng)性能，但正如前所述，在數(shù)字通信系統(tǒng)中為了獲得較好的糾錯(cuò)性能，Turbo碼的編碼長(zhǎng)度通常較長(zhǎng)。由于Turbo碼譯碼所采用的迭代譯碼，隨著Turbo碼編碼長(zhǎng)度的增加，Turbo碼譯碼算法所需要的存儲(chǔ)量與迭代譯碼計(jì)算量的加大，譯碼延時(shí)也隨之增加。
為了盡可能地降低Turbo碼譯碼延時(shí)，滿(mǎn)足數(shù)字通信系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)傳輸要求，不少專(zhuān)利和文獻(xiàn)提出了各種方法來(lái)設(shè)法降低Turbo碼的迭代譯碼延時(shí)。比較常見(jiàn)的一種方法是采用流水線型的Turbo譯碼結(jié)構(gòu)。顯然當(dāng)采用多個(gè)處理器來(lái)處理實(shí)現(xiàn)流水線中的各個(gè)譯碼模塊的譯碼運(yùn)算時(shí)，將比單個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)Turbo碼的迭代譯碼要更快一些，從而在一定程度上降低Turbo碼的迭代譯碼時(shí)延。C.貝努，A.格拉維休仕(C.Berrou，A.Glavieux，et.al.)等人在＂Near Shannonlim。it error-correcting coding and decodingTurbo codes，＂Proc.1993 Int.Conf.Communication，pp.1064-1070，(“接近香農(nóng)限的糾錯(cuò)編譯碼方案Turbo碼”，1993年國(guó)際通信大會(huì)論文集，第1064頁(yè)至1070頁(yè))論文首先給出的即為一種流水線型的Turbo譯碼結(jié)構(gòu)。W.山德斯.奧利法.(美國(guó))，P.史密斯.羅納德(美國(guó))(Saunders Oliver W(US)；Smith Ronald P(US))在歐洲EP1024601號(hào)專(zhuān)利“Pipelined architecture to decode parallel and serial concatenated codes(Turbocodes)”，TRW INC(US)，2000-08-02(“并行和串行級(jí)聯(lián)碼(Turbo碼)的流水線譯碼結(jié)構(gòu)”，美國(guó)TRW有限公司，2000年8月2日)所給出的也是一種流水線型的級(jí)聯(lián)迭代譯碼結(jié)構(gòu)。雖然Turbo碼的譯碼結(jié)構(gòu)在采用多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)流水線型的譯碼結(jié)構(gòu)時(shí)，可以在一定程度上降低譯碼延時(shí)，但流水線譯碼結(jié)構(gòu)中的每個(gè)軟輸入軟輸出譯碼單元的處理時(shí)延仍難以降低，特別是在編碼分組較長(zhǎng)時(shí)，流水線型的Turbo碼譯碼結(jié)構(gòu)仍然具有較大的譯碼時(shí)延。
在進(jìn)一步降低Turbo碼譯碼延時(shí)的研究中，徐家明和王成梁(Jah-Ming Hsu，Chin-Liang Wang)在論文“A PARALLEL DECODING SCHEME FOR TURBOCODES”，ISCAS′98，Volume4，1998，pp.445-448(“一種Turbo碼的并行譯碼方案”，IEEE電路與系統(tǒng)會(huì)議，1998年，第4卷，第445頁(yè)至448頁(yè))中提出了一種基于分塊處理的并行譯碼方法。在這一方案中，解碼端將接收到的一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的Turbo碼拆分為等長(zhǎng)的W塊；Turbo碼在解碼時(shí)，第一個(gè)SISO譯碼模塊SISO1采用W個(gè)處理器對(duì)分量碼RSC1的W個(gè)分塊并行執(zhí)行SISO譯碼，產(chǎn)生關(guān)于分塊信息序列中每一比特的似然比信息，SISO譯碼模塊在合并似然比信息并將其中的外信息(Extrinsic Information)經(jīng)過(guò)交織處理后作為第二個(gè)SISO譯碼模塊SISO2在對(duì)分量碼RSC2中的W個(gè)分塊并行執(zhí)行SISO譯碼時(shí)的先驗(yàn)信息；譯碼模塊SISO2對(duì)分量碼RSC2進(jìn)行軟輸入軟輸出譯碼，并合并產(chǎn)生關(guān)于交織信息序列中每一比特的似然比信息，并將其中的外信息(ExtrinsicInformation)經(jīng)過(guò)解交織處理后，作為下一次SISO1在對(duì)分量碼RSC1進(jìn)行分塊軟輸入軟輸出譯碼時(shí)的先驗(yàn)信息；經(jīng)過(guò)多次迭代，得到整個(gè)碼的分塊最大似然譯碼。由于這一方法中每一個(gè)SISO譯碼模塊中均包括了W個(gè)SISO譯碼模塊，每個(gè)SISO譯碼模塊處理的編碼長(zhǎng)度減小為非分塊方案中的1/W，因此這種基于分塊處理的并行譯碼方法能夠顯著地降低Turbo碼的譯碼延時(shí)。U.達(dá)什古普塔和K.R.納那亞南(U.Dasgupta and K.R.narayanan)在“Parallel Decodingof Turbo Codes Using Soft Output T-Algorithms”，IEEE Communications Letters，Vol.5，no.8，AUGUST 2001，pp352-354(使用軟輸出T算法的并行Turbo譯碼算法，IEEE通信快報(bào)，第5卷8期，2001年，第352至354頁(yè))論文中沿用了徐家明和王成梁(Jah-Ming Hsu and Chin-Liang Wang)的分塊處理方法，但采用了能夠減少狀態(tài)搜索的T-BCJR算法來(lái)替代MAP算法，以進(jìn)一步降低Turbo碼的譯碼時(shí)延。研究表明，采用上述基于分塊處理的Turbo譯碼方法，可以將Turbo碼的譯碼延時(shí)從O(2LM2m/P)減少到O(2LM2m/WP)，其中P為處理器的處理速率(單位運(yùn)算次數(shù)/秒)，M為T(mén)urbo譯碼時(shí)設(shè)定的迭代次數(shù)，m為T(mén)urbo碼的編碼存儲(chǔ)。在進(jìn)行以上分塊譯碼處理時(shí)，Turbo碼的糾錯(cuò)性能會(huì)有一定的損失。為了減小因分塊譯碼導(dǎo)致的性能損失，徐家明和王成梁(Jah-Ming Hsu，Chin-Liang Wang)在論文“A PARALLEL DECODINGSCHEME FOR TURBO CODES”，ISCAS′98，Volume4，1998，pp.445-448(“一種Turbo碼的并行譯碼方案”，IEEE電路與系統(tǒng)會(huì)議，1998年，第4卷，第445頁(yè)至448頁(yè))中提出在分塊時(shí)采用相鄰分塊間彼此重疊比特的方法來(lái)改善糾錯(cuò)性能；研究結(jié)果表明，在分塊過(guò)程中相鄰分塊間彼此重疊的比特?cái)?shù)越多，則分塊譯碼造成的性能損失越小，并逐步接近為傳統(tǒng)不分塊時(shí)的譯碼性能。顯然，在分塊時(shí)考慮在相鄰分塊間彼此重疊比特可以改善分塊并行譯碼性能的原因在于各個(gè)分塊可以從重疊比特中比較準(zhǔn)確地確定各個(gè)分塊在重疊區(qū)域的狀態(tài)。顯然重疊比特?cái)?shù)越多，這種重疊區(qū)域狀態(tài)的判斷也就越準(zhǔn)確，當(dāng)重疊比特?cái)?shù)足夠多時(shí)，每個(gè)分塊在重疊區(qū)域的初始或終止?fàn)顟B(tài)判決與不分塊時(shí)地判斷結(jié)果基本一致，從而使得分塊并行譯碼接近于傳統(tǒng)不分塊時(shí)的譯碼性能。
中國(guó)CN1288292號(hào)發(fā)明專(zhuān)利，盧紅旗，曲秉玉，“一種串/并行級(jí)聯(lián)卷積碼譯碼模塊及其譯碼實(shí)現(xiàn)方法”，深圳市華為技術(shù)有限公司，1999年09月13日，也提出了一種類(lèi)似的Turbo碼的分塊譯碼方法，該專(zhuān)利將接收編碼分組分成N個(gè)分塊后，對(duì)每個(gè)分塊分別采用m個(gè)前向與后向迭代譯碼模塊執(zhí)行前向與后向迭代譯碼；在前向與后向迭代譯碼輸出的基礎(chǔ)上，合并得到完整的對(duì)數(shù)似然比譯碼輸出。中國(guó)CN1328386A號(hào)專(zhuān)利，徐友云，李烜，宋文濤，羅漢文，“并行滑動(dòng)窗最大后驗(yàn)概率算法及其高速Turbo碼譯碼模塊”，信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸研究所，上海交通大學(xué)，2001年12月26日，也給出了一種類(lèi)似的Turbo碼分塊并行譯碼算法，該專(zhuān)利側(cè)重于在多滑動(dòng)窗分塊并行譯碼處理速度與譯碼內(nèi)存需求量間進(jìn)行某種平衡，從而便于可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)高速Turbo譯碼。以上兩項(xiàng)專(zhuān)利所涉及的都只是解碼端的分塊并行譯碼處理，而未考慮在Turbo編碼端進(jìn)行帶歸零的分塊編碼及其對(duì)基于分塊處理的Turbo碼并行譯碼的影響。徐家明和王成梁(Jah-Ming Hsu，Chin-Liang Wang)以及U.達(dá)什古普塔和K.R.納那亞南(U.Dasgupta and K.R.Narayanan)雖然給出了重疊比特?cái)?shù)與Turbo碼分塊并行迭代譯碼性能之間的定性關(guān)系，但均未定量地給出重疊比特?cái)?shù)與Turbo碼分塊并行迭代譯碼性能之間的關(guān)系。從大量的仿真結(jié)果來(lái)看，只有在重疊比特?cái)?shù)足夠多時(shí)，基于重疊比特的分塊并行譯碼算法才能夠提供足夠可靠的糾錯(cuò)性能。顯然，這種基于相鄰分塊重疊比特的Turbo碼并行迭代譯碼方法在具體實(shí)現(xiàn)中會(huì)面臨以下問(wèn)題針對(duì)確定的編碼長(zhǎng)度N，如果數(shù)字通信系統(tǒng)所需要的傳輸可靠性能越高，為了保證譯碼性能，相鄰分塊間需要彼此重疊的比特?cái)?shù)也就越多；因此上述基于重疊比特的分塊Turbo碼并行譯碼方法的譯碼效率也將隨之降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的可大幅度降低Turbo碼的譯碼延時(shí)并保證Turbo譯碼可靠性的基于分塊處理的Turbo碼并行編譯碼方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案是一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的并行Turbo編譯碼方法，由編碼端對(duì)信息元一是直接進(jìn)行第一分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼得到第一分量編碼碼元，二是進(jìn)行交織處理生成交織信息元，進(jìn)行第二分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼得到第二分量編碼碼元，再對(duì)第一、第二分量編碼碼元及未經(jīng)系統(tǒng)卷積編碼的信息元進(jìn)行穿孔處理得到Turbo編碼碼元等步驟；解碼端對(duì)接收到的Turbo編碼碼元進(jìn)行緩存處理，解穿孔處理得到信息元、第一、第二分量編碼碼元，送大于等于1的M個(gè)譯碼單元中通過(guò)譯碼、交織、解交織處理后得到譯碼輸出等步驟組成，其特點(diǎn)為編碼端信息元需經(jīng)編碼預(yù)處理后一是先直接分塊拆分為N個(gè)分塊，再進(jìn)行帶歸零處理的第一分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼；二是將交織處理生成的交織信息元，先分塊拆分為大于等于2的N個(gè)分塊，再進(jìn)行帶歸零處理的第二分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼；對(duì)得到的第一、第二分量編碼碼元及未經(jīng)系統(tǒng)卷積編碼的信息元進(jìn)行合并處理后，再進(jìn)行穿孔處理；解碼端在解穿孔后，對(duì)得到的信息元、第一、第二分量編碼碼元，進(jìn)行解碼預(yù)處理后，送M個(gè)譯碼單元譯碼，每個(gè)譯碼單元兩個(gè)分量各采用N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼模塊進(jìn)行并行譯碼處理，其并行譯碼模塊數(shù)N與編碼端分塊拆分的塊數(shù)相同，譯碼處理所使用的前向狀態(tài)度量(α)和后向狀態(tài)度量(β)初值為零，并行譯碼處理后得到的外信息，再由該譯碼單元進(jìn)行相應(yīng)的分塊合并處理、分塊拆分處理；而最后一個(gè)譯碼單元中第二分量譯碼得到的最大似然比輸出，再由該譯碼單元進(jìn)行相應(yīng)的分塊合并處理、解交織處理得到譯碼輸出。
本發(fā)明的有益效果是通過(guò)對(duì)Turbo編碼結(jié)構(gòu)作適當(dāng)調(diào)整，增加編碼預(yù)處理模塊、分塊拆分處理模塊、分塊合并處理模塊和使用帶歸零處理的分塊編碼模塊，編碼端在實(shí)現(xiàn)信息元的分塊編碼處理的同時(shí)，設(shè)定各個(gè)編碼分塊的起始和終止?fàn)顟B(tài)為零。解碼端通過(guò)分塊拆分處理模塊、分塊合并處理模塊拆分得到兩個(gè)分量譯碼中多個(gè)軟輸入軟輸出譯碼模塊處理的編碼分塊時(shí)，不需要象傳統(tǒng)分塊譯碼方法那樣從重疊比特來(lái)推定各個(gè)分塊的初始與終止?fàn)顟B(tài)。由于每個(gè)編碼分塊的前向狀態(tài)和后向狀態(tài)的初值均被設(shè)定為零狀態(tài)，基于分塊處理的并行譯碼方法能在保證Turbo譯碼可靠性的同時(shí)，大幅度降低Turbo碼的譯碼延時(shí)。而且由于采用了帶歸零的分塊編碼，在編碼端各個(gè)編碼分塊之后所增加的歸零尾比特的數(shù)目是確定，解碼端在進(jìn)行分塊拆分時(shí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)編碼分塊長(zhǎng)度也隨之是唯一確定的，這一特性將便于實(shí)際系統(tǒng)實(shí)施。
上述編碼端的編碼預(yù)處理具體過(guò)程為如果信息元長(zhǎng)度L′不能被N整除，則編碼預(yù)處理在長(zhǎng)度為L(zhǎng)′的信息元尾端添加已知的偽信息元，使其長(zhǎng)度增加為能被N整除的最小數(shù)L，并將在偽信息元的添加位置和數(shù)目寫(xiě)入編碼分組的控制頭信息；解碼端的譯碼單元根據(jù)編碼分組的控制頭信息在譯碼輸出前刪除添加的偽信息元；如果信息元長(zhǎng)度L′能被N整除，則編碼預(yù)處理不對(duì)信息元作任何處理，并將此信息寫(xiě)入編碼分組的控制頭信息；解碼端的譯碼單元根據(jù)編碼分組的控制頭信息不對(duì)譯碼輸出作任何處理。
編碼端通過(guò)增加編碼預(yù)處理模塊，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)定的信息元長(zhǎng)度與分塊數(shù)N之間的匹配。在實(shí)際實(shí)施中，即使出現(xiàn)L′不能被N整除的情況，考慮到L′一般比較大，而N一般比較小，編碼預(yù)處理模塊所需要添加的冗余偽信息元個(gè)數(shù)也非常少，其算法的運(yùn)算復(fù)雜度數(shù)量級(jí)為O(N)。
上述第一、第二分量帶歸零處理的遞歸系統(tǒng)卷積編碼處理的歸零處理方式為，兩個(gè)分量編碼處理在對(duì)每個(gè)信息元分塊編碼后將回到零狀態(tài)的分塊編碼歸零處理，生成第一、第二分量分塊編碼碼元、及使二者歸零的歸零比特，第一、第二分量分塊編碼碼元的長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m，m為RSC編碼模塊的編碼存儲(chǔ)長(zhǎng)度。
本發(fā)明編碼端的分塊合并處理和穿孔處理可以采用如下方式1)分塊合并處理的具體方式為a)首先對(duì)未經(jīng)系統(tǒng)卷積編碼的信息元直接拆分為N個(gè)分塊，將依序?qū)?yīng)的N塊第一、第二分量編碼的歸零比特添加到各個(gè)信息元分塊末端；輸出N個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+2×m的等長(zhǎng)含歸零比特的信息元分塊；b)將a)步得到的N個(gè)含歸零比特的信息元分塊與依序?qū)?yīng)的N塊第一、第二分量分塊編碼碼元構(gòu)成一個(gè)編碼分組，其長(zhǎng)度為3×L+4×N×m；2)穿孔處理模式對(duì)編碼分組中的每個(gè)分塊都進(jìn)行相互獨(dú)立的穿孔處理；其中對(duì)信息元分塊中的歸零比特不作穿孔處理；穿孔處理后的編碼分組長(zhǎng)度為R×L+4×N×m，其中1/R為經(jīng)過(guò)穿孔模塊調(diào)整后的編碼碼率，這里R≤3。
兩個(gè)分量RSC編碼模塊輸出的碼元，連同未經(jīng)處理的信息元以及兩個(gè)分量RSC編碼模塊在對(duì)每個(gè)信息元分塊作歸零處理時(shí)的歸零尾比特，經(jīng)分塊合并處理模塊按照以下方式依序合并成一個(gè)完整的編碼分組后輸出首先輸出對(duì)應(yīng)第一個(gè)信息元分塊的信息元、編碼碼元與歸零尾比特，然后輸出對(duì)應(yīng)第二個(gè)信息元分塊的信息元、編碼碼元與歸零尾比特，最后是對(duì)應(yīng)于第N個(gè)信息元分塊的信息元、編碼碼元與歸零比特；經(jīng)過(guò)分塊合并處理后的編碼分組長(zhǎng)度為3×L+4×N×m，m為RSC編碼模塊的編碼存儲(chǔ)長(zhǎng)度；穿孔模塊將參照穿孔模式對(duì)合并后的編碼分組執(zhí)行穿孔處理，穿孔模塊對(duì)長(zhǎng)度為3×L+4×N×m的編碼分組中屬于每個(gè)信息元分塊編碼歸零處理的部分不作穿孔處理具體來(lái)講，需要進(jìn)行穿孔處理的區(qū)間為[4×(k-1)×m+3×(k-1)×L/N+1，4×(k-1)×m+3×k×L/N]，其中k的取值范圍為1至N；經(jīng)過(guò)穿孔模塊處理后的編碼分組長(zhǎng)度為R×L+4×N×m，其中1/R為經(jīng)過(guò)穿孔模塊調(diào)整后的編碼碼率，這里R≤3。
解碼端的緩存處理采用長(zhǎng)度為R×L+4×N×m存儲(chǔ)器；解碼端的解穿孔處理采用與編碼端的穿孔處理模式相對(duì)應(yīng)的模式，恢復(fù)得到長(zhǎng)度為3×L+4×N×m的解穿孔接收編碼分組；解穿孔接收編碼分組中添加零比特的位置由穿孔模式指定。
本發(fā)明解碼端的解碼預(yù)處理將解穿孔接收得到的編碼分組進(jìn)行以下處理(1)、依序?qū)個(gè)信息元分塊的末端添加第一分量歸零比特，得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的含歸零比特的信息元分塊，并與N個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m第一分量分塊編碼碼元，作為M個(gè)譯碼單元中第一分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入；(2)、依序?qū)個(gè)信息元分塊合并成長(zhǎng)度為L(zhǎng)的完整信息元；再通過(guò)交織處理后得到交織信息元，并拆分成N個(gè)等長(zhǎng)的交織信息元分塊；依序?qū)個(gè)交織信息元分塊的末端添加第二分量歸零比特，得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的含歸零比特的交織信息元分塊，并與N個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m第一分量分塊編碼碼元，通過(guò)延遲線作為M個(gè)譯碼單元中第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入。
本發(fā)明解碼端采用的譯碼單元數(shù)M通常大于或等于2，各譯碼單元以級(jí)聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)Turbo碼的流水線型迭代譯碼第一個(gè)譯碼單元中的第一分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入直接由解碼預(yù)處理輸出送入，第一個(gè)譯碼單元中的第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入經(jīng)其輸入延遲線由解碼預(yù)處理輸出送入，后續(xù)的譯碼單元第一分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入由前一個(gè)譯碼單元第二分量的輸入延遲線再經(jīng)延遲線送入，后續(xù)的譯碼單元第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入由本譯碼單元第一分量的輸入延遲線再經(jīng)延遲線送入。
本發(fā)明中譯碼單元進(jìn)行的處理可以為第一、第二分量軟輸入軟輸出譯碼處理的輸入除解碼預(yù)處理的輸出信息外，還將分塊外信息作為輸入；經(jīng)過(guò)譯碼處理后，輸出兩個(gè)長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的輸出信息，即分塊似然比譯碼輸出或分塊外信息輸出；(1)、第一譯碼單元第一分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼處理采用N個(gè)長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的零比特作為分塊外信息輸入，除第一個(gè)譯碼單元外的第一分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的分塊外信息輸入為前一個(gè)譯碼單元得到的第二分量分塊外信息；對(duì)輸入進(jìn)行譯碼后得到長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的分塊外信息輸出；分塊合并處理先剔除每個(gè)分塊外信息末尾的m位后，依序?qū)個(gè)分塊外信息合并成為長(zhǎng)度為L(zhǎng)的完整的第一分量外信息，經(jīng)過(guò)交織處理后，再拆分成長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N的N個(gè)分塊，并在每個(gè)分塊末尾添加長(zhǎng)度為m的零比特，得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的第一分量分塊外信息；(2)第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼處理的外信息輸入為本譯碼單元第一分量分塊外信息；除第M個(gè)譯碼單元外，前M-1個(gè)譯碼單元中第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼得到長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的分塊外信息輸出；然后進(jìn)行分塊合并處理，先剔除每個(gè)分塊外信息末尾的m位后，依序?qū)個(gè)分塊外信息合并成為長(zhǎng)度為L(zhǎng)的完整的第二分量外信息；再經(jīng)解交織處理后，由分塊拆分處理成長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N的N個(gè)分塊，并在每個(gè)分塊末尾添加長(zhǎng)度為m的零比特，得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的第二分量分塊外信息；第M個(gè)譯碼單元第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼得到長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的分塊似然比譯碼輸出；進(jìn)行分塊合并處理，先剔除每個(gè)分塊似然比譯碼輸出末尾的m位后，依序?qū)個(gè)分塊似然比譯碼輸出合并成為長(zhǎng)度為L(zhǎng)的完整似然比譯碼輸出；再進(jìn)行解交織處理后，參照接收編碼分組的控制頭信息，剔除譯碼輸出中的偽信息元后，得到系統(tǒng)設(shè)定長(zhǎng)度為L(zhǎng)′的譯碼輸出。
本發(fā)明中解碼端譯碼單元的交織、解交織與編碼端的交織所處理的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度相等，均為L(zhǎng)。這樣本發(fā)明進(jìn)行分塊歸零編碼的同時(shí)，沿用了Turbo碼長(zhǎng)交織器，因此能獲得與傳統(tǒng)Turbo編碼方法基本相同的最小自由碼距dmin，從而能夠在保證Turbo碼糾錯(cuò)性能的同時(shí)，大幅度地降低Turbo譯碼延時(shí)。另當(dāng)分塊個(gè)數(shù)N等于1時(shí)，本Turbo碼并行編譯碼方法演變?yōu)閭鹘y(tǒng)編譯碼。
以下結(jié)合
本發(fā)明實(shí)施例。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一編碼結(jié)構(gòu)2為本發(fā)明實(shí)施例一解碼結(jié)構(gòu)3為本發(fā)明解碼預(yù)處理模塊結(jié)構(gòu)4為分量并行SISO譯碼模塊結(jié)構(gòu)5為本發(fā)明實(shí)施例二編碼結(jié)構(gòu)6為本發(fā)明實(shí)施例三編碼結(jié)構(gòu)圖實(shí)施例1編碼流程圖1示出了Turbo碼分塊編碼的一種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例的Turbo碼分塊編碼結(jié)構(gòu)由編碼預(yù)處理模塊、分塊拆分處理模塊、帶歸零處理模塊的第一分量分塊遞歸系統(tǒng)卷積編碼模塊一(RSC1)、帶歸零處理的第二分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼模塊二(RSC2)、交織處理模塊、穿孔處理模塊與編碼輸出模塊組成。
來(lái)自信源長(zhǎng)度為L(zhǎng)′的信息元經(jīng)過(guò)編碼預(yù)處理，輸出能被N整除且長(zhǎng)度為L(zhǎng)的信息元。如果系統(tǒng)設(shè)定的信息元長(zhǎng)度L′能被N整除，則經(jīng)過(guò)編碼預(yù)處理模塊后的信息元長(zhǎng)度L等于L′；如果系統(tǒng)設(shè)定的信息元長(zhǎng)度L′不能被N整除，則編碼預(yù)處理模塊在長(zhǎng)度為L(zhǎng)′的信息元尾端添加長(zhǎng)度為 的已知偽信息元(如零比特)后，將其拓展成長(zhǎng)度為 的信息元；這里 代表大于或等于L’/N的最小整數(shù)；Turbo碼分塊編碼方式可以通過(guò)編碼分組的控制頭信息告知解碼端在譯碼輸出時(shí)是否需要以及從什么位置開(kāi)始剔除編碼端在編碼預(yù)處理時(shí)插入的偽信息元；在L＝L’時(shí)，控制頭信息將告知解碼端不需要對(duì)經(jīng)過(guò)分塊合并處理后，經(jīng)解交織模塊處理得到的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的對(duì)數(shù)似然比譯碼輸出再進(jìn)行處理；在 時(shí)，控制頭信息將告知解碼端需要對(duì)經(jīng)過(guò)分塊合并處理后，經(jīng)解交織處理得到的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的似然比譯碼輸出從位置L′+1開(kāi)始刪除編碼端在編碼預(yù)處理時(shí)所添加的長(zhǎng)度為 的偽信息元。
長(zhǎng)度為L(zhǎng)的信息元，一路在分塊拆分處理模塊的控制下，按照長(zhǎng)度L/N將信息元分塊送帶歸零處理的第一分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼，另一路經(jīng)過(guò)交織處理后得到的交織信息元，在分塊拆分處理模塊的控制下，按照長(zhǎng)度L/N將交織信息元分塊送帶歸零處理的第二分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼；兩個(gè)編碼模塊RSC1、RSC2對(duì)長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N的信息元分塊進(jìn)行編碼后將回到零狀態(tài)后，再轉(zhuǎn)入對(duì)下一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N的信息元分塊的編碼處理。
兩個(gè)分量RSC編碼模塊輸出的編碼碼元Y1，k，Y2，k，連同未經(jīng)處理的信息元以及兩個(gè)分量RSC編碼模塊在對(duì)每個(gè)信息元分塊作歸零處理時(shí)的歸零尾比特t1，k，t2，k，在分塊拆分處理模塊的控制下，經(jīng)分塊合并處理按照以下方式依序合并成一個(gè)完整的編碼分組后輸出首先輸出對(duì)應(yīng)第一個(gè)信息元分塊的信息元、編碼碼元與歸零尾比特(其中上標(biāo)表示分塊序號(hào)){X1(1),Y1(1),Y2(1);Xt(1),Y1,t(1),Y2,t(1)}]]>={x1(1),y1,1(1),y2,1(1),···,xL/N(1),y1,L/N(1),y2,L/N(1);t1,1(1),y1,L/N+1(1),y2,L/N+1(1),···,t1,m(1),y1,L/N+m(1),y2,L/N+m(1)}]]>然后輸出對(duì)應(yīng)第二個(gè)信息元分塊的信息元、編碼碼元與歸零尾比特{X(2),Y1(2),Y2(2);Xt(2),Y1,t(2),Y2,t(2)}]]>={x1(2),y1,1(2),y2,1(2),···,xL/N(2),y1,L/N(2),y2,L/N(2);t1,1(2),y1,L/N+1(2),y2,L/N+1(2),···,t1,m(2),y1,L/N+m(2),y2,L/N+m(2)}]]>最后是對(duì)應(yīng)于第N個(gè)信息元分塊的信息元、編碼碼元與歸零比特；{X(N),Y1(N),Y2(N);Xt(N),Y1t(N),Y2t(N)}]]>={x1(N),y1,1(N),y2,1(N),···,xL/N(N),y1,L/N(N),y2,L/N(N);t1,1(N),y1,L/N+1(N),y2,L/N+1(N),···,t1,m(N),y1,L/N+m(N),y2,L/N+m(N)}]]>經(jīng)過(guò)分塊合并處理后的編碼分組為{{X(1),Y1(1),Y2(1);Xt(1),Y1t(1),Y2t(1)},{X(2),Y1(2),Y2(2);Xt(2),Y1t(2),Y2t(2)},···,{X(N),Y1(N),Y2(N);Xt(N),Y1t(N),Y2t(N)}}]]>可見(jiàn)以上編碼分組由添加歸零比特的信息元Xk、第一分量編碼碼元Y1，k、第二分量編碼碼元Y2，k構(gòu)成，長(zhǎng)度為3×L+4×N×m，m為RSC編碼模塊的編碼存儲(chǔ)長(zhǎng)度。
穿孔模塊在分塊拆分處理模塊的控制下，參照穿孔模式對(duì)合并后的編碼分組執(zhí)行穿孔處理，穿孔處理時(shí)對(duì)長(zhǎng)度為3×L+4×N×m的編碼分組中屬于每個(gè)信息元分塊編碼歸零處理的部分不作穿孔處理具體來(lái)講，需要進(jìn)行穿孔處理的區(qū)間為[4×(k-1)×m+3×(k-1)×L/N+1，4×(k-1)×m+3×k×L/N]，其中k的取值范圍為1至N，其對(duì)應(yīng)的需要進(jìn)行穿孔處理的數(shù)據(jù)為{{X(1),Y1(1),Y2(1)},{X(2),Y1(2),Y2(2)},···,{X(N),Y1(N),Y2(N)}}]]>經(jīng)過(guò)穿孔處理后的編碼分組長(zhǎng)度為R×L+4×N×m，其中1/R為經(jīng)過(guò)穿孔模塊調(diào)整后的編碼碼率，這里R≤3。
可見(jiàn)，編碼端通過(guò)分塊編碼后輸出的編碼碼字與傳統(tǒng)編碼碼字所不同的是在碼字中以R×L/N為單位分塊，并在每個(gè)分塊后添加了一些用于編碼分塊歸零的尾比特；整個(gè)分塊編碼后的編碼碼字長(zhǎng)度較傳統(tǒng)編碼碼字長(zhǎng)度有所增加，增加的用于編碼分塊歸零的尾比特長(zhǎng)度為4×(N-1)×m?？紤]到分塊數(shù)N一般較小，通過(guò)分塊編碼所增加的冗余比特?cái)?shù)與整個(gè)編碼碼字相比，基本可以忽略不計(jì)。另外，與傳統(tǒng)Turbo編碼進(jìn)行穿孔處理所不同的是，采用分塊歸零編碼的Turbo編碼模塊，除了最后的4m個(gè)歸零尾比特不能穿孔而外，穿孔模塊還必須分塊進(jìn)行穿孔處理，原因在于分塊編碼后的碼字中間有用于分塊歸零的4×(N-1)×m個(gè)尾比特不能進(jìn)行穿孔處理。
解碼流程圖2示出了本實(shí)施例基于分塊處理的Turbo碼第二分量并行譯碼實(shí)施結(jié)構(gòu)。
基于分塊處理的Turbo碼并行譯碼結(jié)構(gòu)由緩存模塊、解穿孔模塊、解碼預(yù)處理模塊、以及由2的M個(gè)基本譯碼單元、分塊合并處理模塊、解交織模塊和拆分處理模塊通過(guò)級(jí)聯(lián)構(gòu)成流水線型譯碼結(jié)構(gòu)；每個(gè)基本譯碼單元包括第一分量N個(gè)并行軟輸入軟輸出(SISO)分塊譯碼模塊、第二分量N個(gè)并行軟入軟出(SISO)分塊譯碼模塊、分塊合并處理模塊、分塊拆分處理模塊、交織模塊、解交織模塊和延遲線組成的。圖中Xk、 La，k、 Y1，k、Y2，k前的“\”斜線表示N路并行輸入，以Xk為例，它表示X1h、X2h、...、XNh的N路并行輸入。
Turbo碼并行譯碼結(jié)構(gòu)從分塊數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)接收端基帶解映射后獲取的編碼碼元首先被存儲(chǔ)在緩存模塊中，緩存模塊的存儲(chǔ)器長(zhǎng)度為R×L+4×N×m；并按照先進(jìn)先出的方式更新緩存內(nèi)容。并經(jīng)解穿孔處理后送解碼預(yù)處理；解穿孔處理使用與編碼端穿孔處理相對(duì)應(yīng)的穿孔模式，恢復(fù)得到長(zhǎng)度為3×L+4×N×m的解穿孔接收編碼分組；具體來(lái)講，解穿孔處理對(duì)長(zhǎng)度為R×L+4×N×m的編碼分組中屬于每個(gè)信息元分塊編碼歸零處理的部分不作解穿孔處理，而只對(duì)[4×(k-1)×m+R×(k-1)×L/N+1，4×(k-1)×m+R×k×L/N]區(qū)間上對(duì)應(yīng)的第一分量和第二分量編碼碼元作解穿孔處理，k的取值范圍為1至N；其中經(jīng)解穿孔處理添加的零比特?cái)?shù)為(3-R)L，解穿孔接收編碼分組中添加零比特的位置由穿孔模式指定。
圖3示出本實(shí)施例解碼預(yù)處理模塊結(jié)構(gòu)。解碼預(yù)處理模塊將接收的解穿孔接收編碼分組中對(duì)應(yīng)的含歸零比特的信息元Xk、第一分量編碼碼元Y1，k、第二分量編碼碼元Y2，k、并由歸零比特提取出第一分量歸零尾比特t1，k和第二分量歸零尾比特t2，k，并按以下方式得到后續(xù)M個(gè)譯碼單元中N個(gè)第一分量軟輸入軟輸出譯碼模塊的信息元輸入和分量編碼碼元輸入，以及N個(gè)第二分量軟輸入軟輸出譯碼模塊所需的交織信息元輸入和分量編碼碼元Y1，k，Y2 k輸入，即(1)、解碼預(yù)處理中的拆分處理將分離出來(lái)的N個(gè)信息元分塊與提取出的對(duì)應(yīng)的N個(gè)第一分量歸零尾比特組合起來(lái)，生成后續(xù)M個(gè)譯碼單元中N個(gè)第一分量軟輸入軟輸出譯碼的信息元輸入即含第一分量歸零比特的信息元Xk；每個(gè)信息元分塊與其對(duì)應(yīng)的第一分量歸零尾比特的組合方法為，在每個(gè)信息元分塊的末端添加對(duì)應(yīng)的第一分量歸零尾比特，經(jīng)過(guò)組合后的每個(gè)信息元分塊長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m；N個(gè)第一分量編碼碼元Y1，k將直接送后續(xù)M個(gè)基本譯碼單元中N個(gè)第一分量軟輸入軟輸出譯碼的分量編碼碼元輸入，分量編碼碼元長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m；(2)、解碼預(yù)處理將提取出來(lái)的N個(gè)信息元分塊經(jīng)合并處理成一路完整的信息元，N個(gè)信息元分塊的依序合并方式為先輸出對(duì)應(yīng)第一個(gè)信息元分塊的信息元，然后輸出對(duì)應(yīng)第二個(gè)信息元分塊的信息元，直到輸出對(duì)應(yīng)第N個(gè)信息元分塊的信息元，合并后的信息元長(zhǎng)度為L(zhǎng)；合并后的信息元通過(guò)交織處理后，將再次被拆分處理成N個(gè)等長(zhǎng)的交織信息元分塊；解碼預(yù)處理將拆分出來(lái)的N個(gè)交織信息元分塊與對(duì)應(yīng)的N個(gè)第二分量歸零尾比特組合起來(lái)，生成后續(xù)M個(gè)基本譯碼單元中N個(gè)第二分量軟輸入軟輸出譯碼的交織信息元輸入即含第二分量歸零比特的信息元 ；每個(gè)交織信息元分塊與其對(duì)應(yīng)的第一分量歸零尾比特的組合方法為，在每個(gè)交織信息元分塊的末端添加對(duì)應(yīng)的第二分量歸零尾比特，組合后的交織信息元分塊長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m；N個(gè)第二分量編碼碼元Y2，k將直接送后續(xù)M個(gè)基本譯碼單元中N個(gè)第二分量軟輸入軟輸出譯碼的分量編碼碼元輸入，分量編碼碼元的長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m。
如此，解碼端通過(guò)解穿孔處理和解碼預(yù)處理，可以拆分出用于后續(xù)譯碼的信息元、第一分量編碼碼元、交織信息元、第二分量編碼碼元。與傳統(tǒng)Turbo譯碼進(jìn)行解穿孔處理所不同的是，采用分塊譯碼的Turbo譯碼模塊，除了最后的4m個(gè)歸零尾比特不能解穿孔而外，解穿孔模塊還必須分塊進(jìn)行解穿孔處理，原因在于分塊編碼后的碼字中間有用于分塊歸零的4×(N-1)×m個(gè)尾比特不能進(jìn)行解穿孔處理。
圖2、圖4示出，經(jīng)解碼預(yù)處理輸出的N塊長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m在末端添加m個(gè)歸零尾比特后的信息元分塊、N塊第一分量編碼碼元和N塊第一分量歸零尾比特組合后同時(shí)送第一組N個(gè)并行軟輸入軟輸出譯碼模塊(SISO11至SISO1N)執(zhí)行分塊并行譯碼，得到N塊似然比譯碼輸出分塊LLR和外信息(ExtrinsicInformation)Le，其長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m{滿(mǎn)足關(guān)系LLR＝axk+La，k+Le，k，參數(shù)α為T(mén)urbo碼分量迭代譯碼參數(shù)(在高斯信道的情況下等于2/σ2)，La，k為SISO譯碼模塊的輸入信息，Le，k為輸出的外信息}；譯碼輸出通過(guò)分塊合并處理在剔除N個(gè)并行譯碼模塊外信息輸出中的最后m位后，依序按照先輸出SISO11外信息，然后輸出SISO12外信息，最后輸出SISO1N外信息的順序，合并輸出長(zhǎng)度為L(zhǎng)的第一分量外信息譯碼輸出；外信息譯碼輸出經(jīng)過(guò)交織處理后，進(jìn)行分塊拆分處理將外信息譯碼輸出拆分為N塊，并在每個(gè)第一分量外信息輸出分塊的末尾添加長(zhǎng)度為m的零比特，得到長(zhǎng)度為(L/N+m)的第一分量分塊外信息；通過(guò)延遲線送來(lái)的經(jīng)解碼預(yù)處理拆分出來(lái)的N塊第二分量編碼碼元分塊、第二分量N個(gè)含歸零尾比特的交織信息元分塊，以及分塊拆分處理得到的N個(gè)第一分量外信息將送第二分量N個(gè)分塊軟輸入軟輸出譯碼(SISO21至SISO2N)執(zhí)行分塊并行譯碼，并行譯碼過(guò)程同第一分量的N個(gè)譯碼模塊；解碼端采用的譯碼單元數(shù)M等于基于分塊處理的并行Turbo碼譯碼中的迭代譯碼次數(shù)，即解碼端通過(guò)M個(gè)譯碼單元的級(jí)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)Turbo碼的流水線型迭代譯碼。
圖4示出了第二分量并行SISO譯碼的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由N個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Turbo軟輸入軟輸出(SISO11、SISO12、......、SISO1N)譯碼模塊構(gòu)成，第二分量并行SISO譯碼的結(jié)構(gòu)與其基本相同，對(duì)于其N(xiāo)個(gè)譯碼模塊以SISO21、SISO22、......、SISO2N表示；第一分量并行SISO譯碼模塊輸入的信息有(1)對(duì)于第一分量譯碼的含有噪聲的信息元Xk，對(duì)于第二分量譯碼的含有噪聲的交織信息元 ；(2)有噪聲的分量編碼碼元序列Y1，k或Y2，k；(3)外信息Le，k。第一分量SISO譯碼模塊的外信息來(lái)自前一個(gè)譯碼單元的第二分量譯碼模塊的外信息輸出；第二分量SISO譯碼模塊的外信息來(lái)自本譯碼單元的第一分量SISO譯碼模塊的外信息輸出。第一個(gè)譯碼單元的外信息輸入設(shè)定為零比特。SISO譯碼模塊可以使用MAP，Log-MAP，Max-Log-MAP等譯碼算法；以MAP算法為例，SISO譯碼的實(shí)現(xiàn)算法如下n∈1，2，...，Nα0n(m)=0]]>βL/Nn(m)=0]]>前向迭代當(dāng)h＝1到L/N，m，m’∈{0，1，...，2M-1}γi(Rhn,m′,m)=p(xhn|dh=i)γi(yhn,m′,m)exp{iLe2,hn}1+exp{Le2,hn}]]>αhn(m)=Σm′Σi=0lγi(Rhn,m′,m)αh-1n(m′)ΣmΣm′Σi=0lγi(Rhn,m′,m)αh-1n(m′)]]>反向迭代當(dāng)h＝L/N-1到1；m，m’∈{0，1，...，2M-1}βhn(m)=Σm′Σi=0lγi(Rh+1n,m′,m)βh-1n(m′)ΣmΣm′Σi=0lγi(Rhn,m′,m)βh-1n(m′)]]>外信息h＝1，2，...，N；m，m’∈{0，1，...，2M-1}Lel,hn=logΣmΣm′Σγ1(yhn,m′,m)ah-1n(m′)βhn(m)ΣmΣm′γ0(yhn,m′,m)ah-1n(m′)βhn(m)]]>Lel,k=Lel,hn,k=h+(n-1)N]]>其中γi(Rhn,m′,m)=p(xhn|dk=i)γi(yhn,m′,m)exp{i,}Le2,hn}1+exp{i,Le2,hn}]]>γi(yhn,m′,m)=p(yhn|dk=i,Sk=m,Sk-1=m′)p(dk=i|Sk=m,Sk-1=m′)]]>譯碼單元對(duì)兩個(gè)分量軟輸入軟輸出譯碼模塊的輸入與輸出處理方法為(1)、M個(gè)譯碼單元的第一分量SISO11，SISO12，...，SISO1N軟輸入軟輸出譯碼由解碼預(yù)處理模塊獲取長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的N個(gè)分塊的信息元Xk(X1h、X2h、...、XNh)與第一分量編碼碼元Y1，h(Y11，k、Y21，h、...、YN1，h)，除第一個(gè)譯碼單元而外，第一分量SISO11，SISO12，...，SISO1N軟輸入軟輸出譯碼模塊的外信息La，h(L1a，h、L2a，h、...、LNa，h)由前一個(gè)譯碼單元的第二分量SISO21，SISO22，...，SISO2N軟輸入軟輸出譯碼模塊提供；第一個(gè)譯碼單元的第一分量SISO11，SISO12，...，SISO1N軟輸入軟輸出譯碼模塊的外信息將被譯碼單元固定為長(zhǎng)度是L/N+m的零比特外信息；第一分量SISO11，SISO12，...，SISO1N軟輸入軟輸出譯碼模塊經(jīng)譯碼后得到長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的分塊外信息輸出L1e1，h、L2e1，h、...、LNe1，h；分塊合并處理模塊在剔除各個(gè)SISO11，SISO12，...，SISO1N譯碼模塊外信息輸出中的最后m位后，按照先輸出SISO11外信息，然后輸出SISO12外信息，最后輸出SISO1N外信息的順序，合并輸出長(zhǎng)度為L(zhǎng)的第一分量外信息譯碼輸出Le1，k；合并后長(zhǎng)度為L(zhǎng)的第一分量外信息輸出送交織模塊經(jīng)過(guò)交織處理后，再送分塊拆分處理模塊將其拆分成等長(zhǎng)的N個(gè)第一分量分塊外信息 ，每個(gè)第一分量分塊外信息長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N；分塊拆分處理將在每個(gè)第一分量外信息輸出分塊的末尾添加長(zhǎng)度為m的零比特，得到N個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的第一分量分塊外信息輸出；(2)、M個(gè)譯碼單元的第二分量SISO21，SISO22，...，SISO2N軟輸入軟輸出譯碼模塊由解碼預(yù)處理模塊獲取N個(gè)分塊的長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的交織信息元Xk~(X1k,~X2h~,...,XNh~)]]>與第二分量編碼碼元Y2，k(Y12，h、Y22，h、...、YN2，h)，第二分量SISO21，SISO22，...，SISO2N軟輸入軟輸出譯碼模塊的外信息La，k(L1a，h、L2a，h、...、LNa，h)由本譯碼單元的第一分量SISO11，SISO12，...，SISO1N軟輸入軟輸出譯碼模塊提供；第二分量SISO21，SISO22，...，SISO2N軟輸入軟輸出譯碼模塊經(jīng)譯碼后得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的分塊似然比譯碼輸出LLR1、LLR2、LLRN或分塊外信息輸出L1e2，h、L2e2，h、...、LNe2，h；除第M個(gè)譯碼單元而外的第一個(gè)至第M-1個(gè)譯碼單元中，在第二分量SISO21，SISO22，...，SISO2N軟輸入軟輸出譯碼模塊后的分塊合并處理模塊將在剔除SISO21，SISO22，...，SISO2N譯碼模塊外信息輸出中的最后m位后，按照先輸出SISO21外信息L1e2，h，然后輸出SISO22外信息L2e2，h，...，最后輸出SISO2N外信息LNe2，h的順序，合并輸出長(zhǎng)度為L(zhǎng)的第二分量外信息；合并后長(zhǎng)度為L(zhǎng)的第二分量外信息送解交織模塊經(jīng)過(guò)解交織處理后，再送分塊拆分處理模塊將其拆分成等長(zhǎng)的N個(gè)第二分量分塊外信息；分塊拆分處理模塊將在每個(gè)第二分量分塊外信息的末尾添加長(zhǎng)度為m的零比特，得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的第二分量分塊外信息輸出。而第M個(gè)譯碼單元的第二分量SISO21，SISO22，...，SISO2N軟輸入軟輸出譯碼模塊的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的分塊似然比譯碼輸出LLR1、LLR2、LLRN送M個(gè)譯碼單元后的分塊合并處理模塊進(jìn)行合并處理；分塊合并處理模塊按照以下方式合并得出一路長(zhǎng)度為L(zhǎng)的譯碼輸出分塊合并處理模塊首先剔除每個(gè)似然比譯碼輸出末尾的m位后，按照先輸出SISO21似然比譯碼輸出，然后輸出SISO22似然比譯碼輸出，最后輸出SISO2N似然比譯碼輸出的順序，合并輸出長(zhǎng)度為L(zhǎng)的似然比譯碼輸出；解交織模塊對(duì)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的似然比譯碼輸出執(zhí)行解交織處理后，參照接收編碼分組的控制頭信息，剔除譯碼輸出中的偽信息后，得到系統(tǒng)設(shè)定長(zhǎng)度為L(zhǎng)′的譯碼輸出。
在基于分塊處理的Turbo碼并行譯碼結(jié)構(gòu)的中的每個(gè)交織模塊與解交織模塊，其處理的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度均等于L。
本基于分塊處理的Turbo譯碼結(jié)構(gòu)支持Turbo碼的高速并行分塊譯碼；由于每個(gè)編碼分塊的前向狀態(tài)和后向狀態(tài)的初值均被設(shè)定為零狀態(tài)，基于分塊處理的并行編譯碼方法能進(jìn)行“無(wú)損”譯碼，保證Turbo譯碼可靠性的同時(shí)，將Turbo碼的譯碼延時(shí)，降低為傳統(tǒng)串行Turbo碼譯碼的1/N。在本實(shí)施例的編解碼結(jié)構(gòu)的中，每個(gè)交織模塊處理的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度均等于L。
通過(guò)編碼端的分塊編碼與解碼端的分塊并行譯碼實(shí)現(xiàn)一種基于分塊處理的并行編譯碼方法。與現(xiàn)有文獻(xiàn)與專(zhuān)利所不同的是，本發(fā)明除了在譯碼時(shí)采用了基于分塊的并行譯碼方法，還在編碼端采用了帶歸零的分塊編碼方法。通過(guò)增加分塊拆分處理模塊、分塊合并處理模塊以及使用帶歸零處理的分塊編碼模塊，編碼端在實(shí)現(xiàn)信息元的分塊編碼處理的同時(shí)，設(shè)定各個(gè)分塊的起始和終止?fàn)顟B(tài)為零。通過(guò)增加分塊拆分處理模塊、分塊合并處理模塊以及在兩個(gè)分量譯碼中采用針對(duì)分塊編碼的多個(gè)軟輸入軟輸出譯碼模塊所構(gòu)成的譯碼單元，解碼端支持Turbo碼的高速并行譯碼。由于編碼端所采用的帶歸零的分塊編碼處理，每個(gè)分塊的前向狀態(tài)和后向狀態(tài)的初值均被設(shè)定為零狀態(tài)。
實(shí)施例二圖5示出了Turbo碼分塊編碼的第二種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。與實(shí)施例一所不同的是，每個(gè)分量RSC編碼器采用了N個(gè)帶歸零處理的編碼模塊對(duì)信息元Xk進(jìn)行并行編碼處理。
本實(shí)施例的Turbo碼分塊編碼結(jié)構(gòu)由包括編碼預(yù)處理模塊、分塊拆分處理模塊、分塊合并處理模塊、帶歸零處理的第一分量N個(gè)并行工作的遞歸系統(tǒng)卷積編碼(RSC11，RSC12，…，RSC1N)模塊、帶歸零處理的第二分量N個(gè)并行工作的遞歸系統(tǒng)卷積編碼(RSC21，RSC22，…，RSC2N)模塊、交織模塊和穿孔模塊。
來(lái)自信源長(zhǎng)度為L(zhǎng)′的信息元經(jīng)過(guò)編碼預(yù)處理模塊，輸出能被N整除且長(zhǎng)度為L(zhǎng)的信息元。如果L′能被N整除，則L＝L’；如果L’無(wú)法被N整除，則 (其中 代表大于或等于 的最小整數(shù))。Turbo碼分塊編碼器可以通過(guò)編碼分組的控制頭信息告知解碼端在譯碼輸出時(shí)是否需要以及從什么位置開(kāi)始剔除編碼端在編碼預(yù)處理時(shí)插入的偽信息元；在L＝L’時(shí)，控制頭信息將告知解碼端不需要對(duì)經(jīng)過(guò)分塊合并處理模塊合并，然后經(jīng)解交織模塊處理后的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的對(duì)數(shù)似然比譯碼輸出再進(jìn)行處理；在L＝ 時(shí)，控制頭信息將告知解碼端需要對(duì)經(jīng)過(guò)分塊合并處理模塊合并，然后經(jīng)解交織處理后的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的似然比譯碼輸出從位置L’+1開(kāi)始刪除編碼端在編碼預(yù)處理時(shí)所添加的長(zhǎng)度為 的偽信息元。
長(zhǎng)度為L(zhǎng)的信息元，一路被分塊拆分處理模塊拆分為長(zhǎng)度L/N共計(jì)N個(gè)分塊，并同時(shí)送N個(gè)帶歸零處理的遞歸系統(tǒng)卷積編碼模塊RSC11，RSC12，…RSC1N執(zhí)行并行編碼；另一路通過(guò)交織模塊處理的交織信息元經(jīng)分塊拆分處理模塊后，也被分成N塊等長(zhǎng)的信息元，同時(shí)送第二分量的N個(gè)RSC編碼模塊RSC21，RSC22，…RSC2N執(zhí)行并行分塊編碼。兩個(gè)分量的RSC并行編碼模塊均執(zhí)行帶歸零處理的分塊編碼，即兩個(gè)分量的2N個(gè)并行RSC編碼模塊在對(duì)每塊信息元執(zhí)行分塊編碼后，將回到零狀態(tài)。兩個(gè)分量的RSC并行編碼過(guò)程為，第一分量編碼器中RSC11處理由分塊拆分處理模塊送來(lái)的第一個(gè)分塊，RSC12處理送來(lái)的第二個(gè)分塊，最后RSC1N處理分塊拆分處理模塊送來(lái)的第N個(gè)信息元分塊；同樣第二分量并行編碼器對(duì)N個(gè)交織信息元的分塊進(jìn)行并行編碼。
兩個(gè)分量RSC編碼模塊輸出的碼元Y1，k，Y2，k，連同未經(jīng)處理的信息元以及兩個(gè)分量RSC編碼模塊在對(duì)每個(gè)信息元分塊作歸零處理時(shí)的歸零尾比特t1，k，t2，k，經(jīng)分塊合并處理和穿孔處理的方法同實(shí)施例一。最后輸出為編碼碼元。
解碼處理方法同實(shí)施例一。在本實(shí)施例的編解碼結(jié)構(gòu)的中，每個(gè)交織模塊處理的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度均等于L。
實(shí)施例三圖6示出了Turbo碼分塊編碼的第三種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例的Turbo碼分塊編碼結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一和實(shí)施例二所不同的是，本實(shí)施例所采用的RSC編碼模塊對(duì)每個(gè)編碼分塊的歸零處理是在分塊拆分處理模塊的控制下實(shí)現(xiàn)的。具體來(lái)講，分塊拆分處理模塊通過(guò)控制RSC編碼器的反向生成元支路實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)信息元分塊編碼的歸零處理。
Turbo碼分塊編碼模塊由編碼預(yù)處理模塊、分塊拆分處理模塊、分塊合并處理模塊、第一分量分塊遞歸系統(tǒng)卷積編碼(RSC)模塊一(RSC1)、第二分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼模塊二(RSC2)、交織模塊、穿孔模塊與編碼輸出模塊組成；來(lái)自信源長(zhǎng)度為L(zhǎng)’的信息元首先經(jīng)過(guò)編碼預(yù)處理模塊，輸出能被N整除且長(zhǎng)度為L(zhǎng)的信息元，編碼預(yù)處理模塊的處理方式同實(shí)施例一和實(shí)施例二。經(jīng)過(guò)編碼預(yù)處理模塊輸出的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的信息元一路通過(guò)分塊拆分處理模塊拆分為N塊等長(zhǎng)的信息元，并在每個(gè)分塊末尾添加m位零比特，送第一分量分塊遞歸系統(tǒng)卷積編碼模塊一(RSC1)編碼，在RSC1對(duì)L/N位信息元編碼后由分塊處理模塊控制斷開(kāi)RSC1的反向生成元支路，由分塊處理模塊所添加的m位零比特實(shí)現(xiàn)其歸零處理；另一路經(jīng)過(guò)交織模塊處理后的交織信息元，再經(jīng)分塊處理模塊分成等長(zhǎng)的N塊等長(zhǎng)的信息元，并在每個(gè)分塊末尾添加m位零比特，送第二分量分塊遞歸系統(tǒng)卷積編碼模塊二(RSC2)編碼，在RSC2對(duì)L/N位信息元編碼后由分塊處理模塊控制斷開(kāi)RSC2的反向生成元支路，由分塊處理模塊所添加的m位零比特實(shí)現(xiàn)其歸零處理；兩個(gè)編碼器RSC1、RSC2對(duì)各塊信息元進(jìn)行編碼后將回到零狀態(tài)。
兩個(gè)分量RSC編碼模塊輸出的碼元Y1，k，Y2，k，連同未經(jīng)處理的信息元以及兩個(gè)分量RSC編碼模塊在對(duì)每個(gè)信息元分塊作歸零處理時(shí)的歸零尾比特t1，k，t2，k，經(jīng)分塊合并處理和穿孔處理的方法同實(shí)施例一和實(shí)施例二。最后輸出為編碼碼元。
這里需要說(shuō)明的是，分塊拆分處理模塊還可以通過(guò)其他方法，控制分量RSC編碼模塊實(shí)現(xiàn)信息元分塊編碼后的歸零處理。臂如，分塊拆分處理模塊可以在每個(gè)分塊信息元的末尾添加m位零比特，分塊拆分處理模塊在分塊截尾處將m位零比特與RSC反向生成元作相乘運(yùn)算后，實(shí)現(xiàn)RSC的信息元分塊的歸零編碼處理。解碼處理方法同實(shí)施例一。在本實(shí)施例的編解碼結(jié)構(gòu)的中，每個(gè)交織模塊處理的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度均等于L。
權(quán)利要求
1.一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的并行Turbo編譯碼方法，由編碼端對(duì)信息元一是直接進(jìn)行第一分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼得到第一分量編碼碼元，二是進(jìn)行交織處理生成交織信息元，進(jìn)行第二分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼得到第二分量編碼碼元，再對(duì)第一、第二分量編碼碼元及未經(jīng)系統(tǒng)卷積編碼的信息元進(jìn)行穿孔處理得到Turbo編碼碼元等步驟；解碼端對(duì)接收到的Turbo編碼碼元進(jìn)行緩存處理，解穿孔處理得到信息元、第一、第二分量編碼碼元，送大于等于1的M個(gè)譯碼單元中通過(guò)譯碼、交織、解交織處理后得到譯碼輸出等步驟組成，其特征在于編碼端信息元需經(jīng)編碼預(yù)處理后一是先直接分塊拆分為N個(gè)分塊，再進(jìn)行帶歸零處理的第一分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼；二是將交織處理生成的交織信息元，先分塊拆分為大于等于2的N個(gè)分塊，再進(jìn)行帶歸零處理的第二分量遞歸系統(tǒng)卷積編碼；對(duì)得到的第一、第二分量編碼碼元及未經(jīng)系統(tǒng)卷積編碼的信息元進(jìn)行合并處理后，再進(jìn)行穿孔處理；解碼端在解穿孔后，對(duì)得到的信息元、第一、第二分量編碼碼元，進(jìn)行解碼預(yù)處理后，送M個(gè)譯碼單元譯碼，每個(gè)譯碼單元兩個(gè)分量各采用N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼模塊進(jìn)行并行譯碼處理，其并行譯碼模塊數(shù)N與編碼端分塊拆分的塊數(shù)相同，譯碼處理所使用的前向狀態(tài)度量(α)和后向狀態(tài)度量(β)初值為零，并行譯碼處理后得到的外信息，再由該譯碼單元進(jìn)行相應(yīng)的分塊合并處理、分塊拆分處理；而最后一個(gè)譯碼單元中第二分量譯碼得到的最大似然比輸出，再由該譯碼單元進(jìn)行相應(yīng)的分塊合并處理、解交織處理得到譯碼輸出。
2.如權(quán)利要求1所述一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的并行Turbo編譯碼方法，其特征在于所述編碼端的編碼預(yù)處理具體過(guò)程為如果信息元長(zhǎng)度L′不能被N整除，則編碼預(yù)處理在長(zhǎng)度為L(zhǎng)′的信息元尾端添加已知的偽信息元，使其長(zhǎng)度增加為能被N整除的最小數(shù)L，并將在偽信息元的添加位置和數(shù)目寫(xiě)入編碼分組的控制頭信息；解碼端的譯碼單元根據(jù)編碼分組的控制頭信息在譯碼輸出前刪除添加的偽信息元；如果信息元長(zhǎng)度L′能被N整除，則編碼預(yù)處理不對(duì)信息元作任何處理，并將此信息寫(xiě)入編碼分組的控制頭信息；解碼端的譯碼單元根據(jù)編碼分組的控制頭信息不對(duì)譯碼輸出作任何處理。
3.如權(quán)利要求2所述一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的并行Turbo編譯碼方法，其特征在于所述第一、第二分量帶歸零處理的遞歸系統(tǒng)卷積編碼處理的歸零處理方式為，兩個(gè)分量編碼處理在對(duì)每個(gè)信息元分塊編碼后將回到零狀態(tài)的分塊編碼歸零處理，生成第一、第二分量分塊編碼碼元、及使二者歸零的歸零比特，第一、第二分量分塊編碼碼元的長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m，m為RSC編碼模塊的編碼存儲(chǔ)長(zhǎng)度。
4.如權(quán)利要求3所述的一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的并行Turbo編譯碼方法，其特征在于，編碼端1)分塊合并處理的具體方式為a)首先對(duì)未經(jīng)系統(tǒng)卷積編碼的信息元直接拆分為N個(gè)分塊，將依序?qū)?yīng)的N塊第一、第二分量編碼的歸零比特添加到各個(gè)信息元分塊末端；輸出N個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+2×m的等長(zhǎng)含歸零比特的信息元分塊；b)將a)步得到的N個(gè)含歸零比特的信息元分塊與依序?qū)?yīng)的N塊第一、第二分量分塊編碼碼元構(gòu)成一個(gè)編碼分組，其長(zhǎng)度為3×L+4×N×m；2)穿孔處理模式對(duì)編碼分組中的每個(gè)分塊都進(jìn)行相互獨(dú)立的穿孔處理；其中對(duì)信息元分塊中的歸零比特不作穿孔處理；穿孔處理后的編碼分組長(zhǎng)度為R×L+4×N×m，其中1/R為經(jīng)過(guò)穿孔模塊調(diào)整后的編碼碼率，這里R≤3。
5.如權(quán)利要求4所述一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的并行Turbo編譯碼方法，其特征在于解碼端的解穿孔處理采用與編碼端的穿孔處理模式相對(duì)應(yīng)的模式，恢復(fù)得到長(zhǎng)度為3×L+4×N×m的解穿孔接收編碼分組；解穿孔接收編碼分組中添加零比特的位置由穿孔模式指定。
6.如權(quán)利要求5所述一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的并行Turbo編譯碼方法，其特征在于，解碼端的解碼預(yù)處理將解穿孔處理得到的編碼分組進(jìn)行以下處理(1)、依序?qū)個(gè)信息元分塊的末端添加第一分量歸零比特，得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的含歸零比特的信息元分塊，并與N個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m第一分量分塊編碼碼元，作為M個(gè)譯碼單元中第一分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入；(2)、依序?qū)個(gè)信息元分塊合并成長(zhǎng)度為L(zhǎng)的完整信息元；再通過(guò)交織處理后得到交織信息元，并拆分成N個(gè)等長(zhǎng)的交織信息元分塊；依序?qū)個(gè)交織信息元分塊的末端添加第二分量歸零比特，得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的含歸零比特的交織信息元分塊，并與N個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m第一分量分塊編碼碼元，通過(guò)延遲線作為M個(gè)譯碼單元中第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入。
7.如權(quán)利要求6所述一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的Turbo編譯碼方法，其特征在于，解碼端采用的譯碼單元數(shù)M≥2，各譯碼單元以級(jí)聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)Turbo碼的流水線型迭代譯碼第一個(gè)譯碼單元中的第一分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入直接由解碼預(yù)處理輸出送入，第一個(gè)譯碼單元中的第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入經(jīng)其輸入延遲線由解碼預(yù)處理輸出送入，后續(xù)的譯碼單元第一分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入由前一個(gè)譯碼單元第二分量的輸入延遲線再經(jīng)延遲線送入，后續(xù)的譯碼單元第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的輸入由本譯碼單元第一分量的輸入延遲線再經(jīng)延遲線送入。
8.如權(quán)利要求7所述一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的并行Turbo編譯碼方法，其特征在于，譯碼單元進(jìn)行的處理為第一、第二分量軟輸入軟輸出譯碼處理的輸入除解碼預(yù)處理的輸出信息外，還將分塊外信息作為輸入；經(jīng)過(guò)譯碼處理后，輸出兩個(gè)長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的輸出信息，即分塊似然比譯碼輸出或分塊外信息輸出；(1)、第一譯碼單元第一分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼處理采用N個(gè)長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的零比特作為分塊外信息輸入，除第一個(gè)譯碼單元外的第一分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼的分塊外信息輸入為前一個(gè)譯碼單元得到的第二分量分塊外信息；對(duì)輸入進(jìn)行譯碼后得到長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的分塊外信息輸出；分塊合并處理先剔除每個(gè)分塊外信息末尾的m位后，依序?qū)個(gè)分塊外信息合并成為長(zhǎng)度為L(zhǎng)的完整的第一分量外信息，經(jīng)過(guò)交織處理后，再拆分成長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N的N個(gè)分塊，并在每個(gè)分塊末尾添加長(zhǎng)度為m的零比特，得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的第一分量分塊外信息；(2)第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼處理的外信息輸入為本譯碼單元第一分量分塊外信息；除第M個(gè)譯碼單元外，前M-1個(gè)譯碼單元中第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼得到長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的分塊外信息輸出；然后進(jìn)行分塊合并處理，先剔除每個(gè)分塊外信息末尾的m位后，依序?qū)個(gè)分塊外信息合并成為長(zhǎng)度為L(zhǎng)的完整的第二分量外信息；再經(jīng)解交織處理后，由分塊拆分處理成長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N的N個(gè)分塊，并在每個(gè)分塊末尾添加長(zhǎng)度為m的零比特，得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)/N+m的第二分量分塊外信息；第M個(gè)譯碼單元第二分量N個(gè)軟輸入軟輸出譯碼得到長(zhǎng)度均為L(zhǎng)/N+m的分塊似然比譯碼輸出；進(jìn)行分塊合并處理，先剔除每個(gè)分塊似然比譯碼輸出末尾的m位后，依序?qū)個(gè)分塊似然比譯碼輸出合并成為長(zhǎng)度為L(zhǎng)的完整似然比譯碼輸出；再進(jìn)行解交織處理后，參照接收編碼分組的控制頭信息，剔除譯碼輸出中的偽信息元后，得到系統(tǒng)設(shè)定長(zhǎng)度為L(zhǎng)′的譯碼輸出。
9.如權(quán)利要求1所述一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的并行Turbo編譯碼模塊交織與解交織模塊，其特征在于解碼端譯碼單元中的交織、解交織與編碼端的交織所處理的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度相等，均為L(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種用于數(shù)字通信差錯(cuò)控制的基于分塊處理的并行Turbo編譯碼方法。在本發(fā)明中，通過(guò)增加分塊拆分處理模塊、分塊合并處理模塊和使用帶歸零處理的分塊編碼模塊，編碼端可以在進(jìn)行信息元分塊編碼處理的同時(shí)，設(shè)定并行編碼各個(gè)編碼分塊的起始和終止?fàn)顟B(tài)；通過(guò)增加分塊拆分處理模塊、分塊合并處理模塊以及在兩個(gè)分量譯碼中采用針對(duì)分塊編碼的多個(gè)軟輸入軟輸出譯碼模塊所構(gòu)成的譯碼單元，解碼端支持Turbo碼的高速并行分塊譯碼；由于每個(gè)編碼分塊的前向狀態(tài)和后向狀態(tài)的初值均被設(shè)定為零狀態(tài)，基于分塊處理的并行編譯碼方法能在保證Turbo譯碼可靠性的同時(shí)，大幅度地降低Turbo碼的譯碼延時(shí)。
文檔編號(hào)H03M13/47GK1455565SQ0311747
公開(kāi)日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2003年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者萬(wàn)科, 陳慶春, 范平志 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)