專利名稱：一種適用于DRM標(biāo)準(zhǔn)的Viterbi解碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種Viterbi解碼器，尤其是涉及一種適用于DRM的Viterbi解碼器。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的音頻廣播，例如調(diào)幅(AM)廣播，都是利用模擬技術(shù)，信號(hào)在傳播過程中會(huì)受 到各種形式的干擾，如果信號(hào)接收端沒有良好的糾錯(cuò)技術(shù)來對接收信號(hào)進(jìn)行糾錯(cuò)，就會(huì) 導(dǎo)致接收端產(chǎn)生的聲音效果較差。DRM (DigitalRadio Mondiale世界數(shù)字廣播)標(biāo)準(zhǔn)定 義了一些數(shù)字音頻廣播的技術(shù)，使信號(hào)可以在調(diào)幅廣播特別是短波的頻段進(jìn)行傳輸，并 且通過接收端的糾錯(cuò)功能，提供非常良好的恢復(fù)信號(hào)。其強(qiáng)大的糾錯(cuò)功能，得益于一種 叫做前向糾錯(cuò)的技術(shù)。前向糾錯(cuò)技術(shù)能夠使接收器自動(dòng)地修正錯(cuò)誤而不需要要求發(fā)射器 重復(fù)發(fā)射信息。巻積編碼技術(shù)是前向糾錯(cuò)技術(shù)中受到廣泛歡迎的一種。針對巻積編碼技術(shù)，最常用也最高效的一種解碼方法是軟決斷(soft decision) Viterbi 解碼算法。解碼符合DRM標(biāo)準(zhǔn)的比特流，需要使用軟決斷Viterbi解碼器。Viterbi解碼器首先計(jì)算并展開狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，展開的狀態(tài)裝換圖形成一個(gè)格柵，然后 通過回溯找到最大似然狀態(tài)序列。結(jié)構(gòu)上由三部分構(gòu)成，分別是分支度量單元(Branch Metric Unit,簡寫為BMU),路徑度量單元(Path Metric Unit,簡寫為P固)，以及回 溯掃描單元(Trace-Back Unit ，簡寫為TBU)。 PMU單元負(fù)責(zé)進(jìn)行一系列的力fl-比較-選擇運(yùn)算(Add-Compare-Select，簡寫為ACS),所以路徑度量單元也被稱為加-比較-選擇 單元(ACS Unit)。在硬件實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)路徑度量單元中加-比較-選擇運(yùn)算子模塊是如何進(jìn)行分配 和調(diào)度的，可以將Viterbi解碼器的結(jié)構(gòu)分為并行狀態(tài)的結(jié)構(gòu)和串行狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。前者， 每個(gè)狀態(tài)都會(huì)被分配一個(gè)加-比較-選擇運(yùn)算子模塊，并行的計(jì)算所有路徑度量。這種結(jié) 構(gòu)適合于高碼率的情形，但是面積非常大。后者，用一個(gè)或是兩個(gè)加-比較-選擇子模塊 來串行的完成所有計(jì)算。這種結(jié)構(gòu)適合于中低碼率的情形。實(shí)用的DRM硬件解碼器產(chǎn)品，必須是低成本，低功耗的。Viterbi解碼器是DRM 硬件解碼器中非常重要的組件。這樣，Viterbi解碼器的結(jié)構(gòu)便顯得非常重要。在適用于 DRM標(biāo)準(zhǔn)解碼的Viterbi解碼器中，有一些規(guī)模比較龐大的加法器和乘法器單元，如何 盡量少的分配這些運(yùn)算單元是降低Viterbi解碼器成本的核心。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在滿足DRM解碼要求的前提下，成本幾乎 最低，并且功耗也較小的適用于DRM的Viterbi解碼器。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為 一種適用于DRM的Viterbi解碼器， 包括分支度量模塊、路徑度量模塊和回溯掃描模塊，所述的路徑度量模塊接收所述的分 支度量模塊的信號(hào)并將處理后的信號(hào)傳送到所述的回溯掃描模塊，所述的路徑度量模塊 由六個(gè)加-比較-選擇單元、四個(gè)四級(jí)流水線加法器、兩個(gè)第一比較器和兩個(gè)選擇器組成， 所述的加-比較-選擇單元接收所述的分支度量模塊的信號(hào)，所述的第一比較器輸出決斷 信號(hào)，所述的選擇器輸出路徑度量信號(hào)。所述的四級(jí)流水線加法器為四級(jí)流水線浮點(diǎn)加法器，所述的第一比較器為單周期浮 點(diǎn)比較器，所述的選擇器為浮點(diǎn)選擇器。所述的分支度量模塊包括一個(gè)浮點(diǎn)加法器、 一個(gè)浮點(diǎn)乘法器、 一個(gè)最小值產(chǎn)生器和 一個(gè)第二比較器，所述的最小值產(chǎn)生器接收待解碼信號(hào)，所述的第二比較器輸出分支度 量信號(hào)。所述的回溯掃描模塊使用單口 RM1，用于完成信號(hào)的先進(jìn)后出的緩沖功能。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在功率不小于50M的情況，能夠完全滿足DRM 解碼的實(shí)時(shí)要求，并且使用的資源大大降低，比使用相同工藝但是采用完全并行結(jié)構(gòu)的 Viterbi解碼器節(jié)省資源50%左右；路徑度量模塊采用完全串行和完全并行相折衷的運(yùn) 算結(jié)構(gòu)，既滿足了性能要求，又能夠在使用相同工藝的情況下，使所需資源不超過完全 并行結(jié)構(gòu)所需資源的20%;分支度量模塊使用串行運(yùn)算結(jié)構(gòu)，與并行結(jié)構(gòu)相比，大大地 節(jié)省了使用的資源，使用相同工藝情況下，串行運(yùn)算結(jié)構(gòu)所需資源不超過完全并行結(jié)構(gòu) 所需資源的25V且并行度越高需要資源越多。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為路徑度量模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為分支度量模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為最小值產(chǎn)生器的有限狀態(tài)機(jī)模型；圖5為分支度量模塊的有限狀態(tài)機(jī)模型；圖6為路徑度量模塊資源調(diào)度示意圖，圖中的ACSO， ACS1， ACS2， ACS3， ACS4， ACS5分別代表圖2中的六個(gè)加-比較-選擇模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1 3所示， 一種適用于DRM的Viterbi解碼器，包括分支度量模塊1、路徑度 量模塊2和回溯掃描模塊3，路徑度量模塊2接收分支度量模塊1的信號(hào)并將處理后的 信號(hào)傳送到回溯掃描模塊3，路徑度量模塊2由六個(gè)加-比較-選擇單元21、四個(gè)四級(jí)流 水線浮點(diǎn)加法器22、兩個(gè)第一比較器23和兩個(gè)選擇器24組成，第一比較器23為單周 期浮點(diǎn)比較器，分支度量模塊1包括一個(gè)浮點(diǎn)加法器11、 一個(gè)浮點(diǎn)乘法器12、 一個(gè)最 小值產(chǎn)生器13和一個(gè)第二比較器14，最小值產(chǎn)生器13接收待解碼信號(hào)，第二比較器 14輸出分支度量信號(hào)，力B-比較-選擇單元21接收第二比較器14輸出的分支度量信號(hào)， 第一比較器23輸出決斷信號(hào)，選擇器24輸出路徑度量信號(hào)，回溯掃描模塊3使用單口 RAM，完成信號(hào)的先進(jìn)后出的緩沖功能。本發(fā)明分支度量模塊1使用串行運(yùn)算結(jié)構(gòu)；路徑度量模塊2采用完全串行和完全并 行相折衷的運(yùn)算結(jié)構(gòu)；上面兩個(gè)模塊使用32位的浮點(diǎn)運(yùn)算器(浮點(diǎn)加法器，浮點(diǎn)乘法 器以及浮點(diǎn)比較器)；浮點(diǎn)加法器采用四級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，浮點(diǎn)比較器在一個(gè)周期內(nèi)就能 完成運(yùn)算；回溯掃描模塊3使用單口RAM。每個(gè)模塊的調(diào)度采用下面的方法分支度量模塊l:使用完全串行的運(yùn)算結(jié)構(gòu)，即只使用一個(gè)浮點(diǎn)加法器11和一個(gè)浮點(diǎn)乘法器12，由狀態(tài)機(jī)控制對每個(gè)輸入符號(hào)的處理。在符合DRM標(biāo)準(zhǔn)的解碼器中，對 于每個(gè)輸入符號(hào)(symbol),最多將會(huì)有四個(gè)浮點(diǎn)形式的度量產(chǎn)生，這四個(gè)度量分別代 表實(shí)數(shù)部分與l的距離，實(shí)數(shù)部分與O的距離，虛數(shù)部分與l的距離，虛數(shù)部分與0的距離。這四個(gè)度量都由最小值產(chǎn)生器13產(chǎn)生。最小值產(chǎn)生器13給浮點(diǎn)加法器11和 第二比較器14輸送相應(yīng)的運(yùn)算數(shù)，并接受運(yùn)算結(jié)果，通過第二比較器14對運(yùn)算結(jié)果進(jìn) 行比較，來產(chǎn)生度量值。分支度量模塊1采用圖4所示的狀態(tài)機(jī)來控制這四個(gè)度量的產(chǎn) 生。在時(shí)間順序上，四個(gè)度量先后產(chǎn)生，控制邏輯由對應(yīng)于圖4的狀態(tài)機(jī)模型實(shí)現(xiàn)。圖 4和圖5所示的狀態(tài)機(jī)文字描述可以參加其標(biāo)注。路徑度量模塊2:此模塊中的基本運(yùn)算單元是加-比較-選擇單元21，本發(fā)明中有六個(gè) 加-比較-選擇單元21，這六個(gè)加-比較-選擇單元21共用四個(gè)四級(jí)流水線結(jié)構(gòu)的浮點(diǎn)加法 器22，兩個(gè)單周期浮點(diǎn)比較器23和兩個(gè)浮點(diǎn)選擇器24,其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。四個(gè) 四級(jí)流水線結(jié)構(gòu)的浮點(diǎn)加法器22，四個(gè)周期可以完成一次運(yùn)算，兩個(gè)單周期浮點(diǎn)比較器 23 —個(gè)周期可以完成一次運(yùn)算。這樣，每個(gè)加-比較-選擇單元21最快可以在六個(gè)周期 內(nèi)完成一次運(yùn)算。通過流水線式的調(diào)度，對于每次迭代，完成32次加-比較-選擇運(yùn)算。調(diào)度過程可以由一個(gè)狀態(tài)機(jī)控制。調(diào)度過程是第一個(gè)周期-啟動(dòng)第一個(gè)加-比較-選擇單元第二個(gè)周期啟動(dòng)第二個(gè)加-比較-選擇單元第三個(gè)周期啟動(dòng)第三個(gè)加-比較-選擇單元第四個(gè)周期啟動(dòng)第四個(gè)加-比較-選擇單元第五個(gè)周期啟動(dòng)第五個(gè)加-比較-選擇單元第六個(gè)周期啟動(dòng)第六個(gè)加-比較-選擇單元第七個(gè)周期接收第一個(gè)加-比較-選擇單元的計(jì)算結(jié)果，并給于它新的輸入，開始新的運(yùn)算。第八個(gè)周期-接受第二個(gè)加-比較-選擇單元的計(jì)算結(jié)果，并給于它新的輸入，開始新的運(yùn)算。如此類推......回溯掃描模塊3:路徑度量模塊2每次運(yùn)作將產(chǎn)生64位決斷(decision)數(shù)據(jù)，這 64位數(shù)據(jù)存放在一個(gè)單口 RAM中,這個(gè)RAM充當(dāng)一個(gè)先進(jìn)后出的緩沖， 一幀數(shù)據(jù)由路 徑度量模塊2處理完畢后，回溯掃描模塊3讀取RAM中的數(shù)據(jù)，完成最大似然路徑的 掃描。
權(quán)利要求
1、一種適用于DRM的Viterbi解碼器，包括分支度量模塊、路徑度量模塊和回溯掃描模塊，所述的路徑度量模塊接收所述的分支度量模塊的信號(hào)并將處理后的信號(hào)傳送到所述的回溯掃描模塊，其特征在于所述的路徑度量模塊由六個(gè)加-比較-選擇單元、四個(gè)四級(jí)流水線加法器、兩個(gè)第一比較器和兩個(gè)選擇器組成，所述的加-比較-選擇單元接收所述的分支度量模塊的信號(hào)，所述的第一比較器輸出決斷信號(hào)，所述的選擇器輸出路徑度量信號(hào)。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種適用于DRM的Viterbi解碼器，其特征在于所述的四 級(jí)流水線加法器為四級(jí)流水線浮點(diǎn)加法器，所述的第一比較器為單周期浮點(diǎn)比較器，所 述的選擇器為浮點(diǎn)選擇器。
3、 如權(quán)利要求l所述的一種適用于DRM的Viterbi解碼器，其特征在于所述的分 支度量模塊包括一個(gè)浮點(diǎn)加法器、 一個(gè)浮點(diǎn)乘法器、 一個(gè)最小值產(chǎn)生器和一個(gè)第二比較 器，所述的最小值產(chǎn)生器接收待解碼信號(hào)，所述的第二比較器輸出分支度量信號(hào)。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種適用于DRM的Viterbi解碼器，其特征在于所述的回 溯掃描模塊使用單口 RAM，完成信號(hào)的先進(jìn)后出的緩沖功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于DRM的Viterbi解碼器，包括分支度量模塊、路徑度量模塊和回溯掃描模塊，路徑度量模塊接收分支度量模塊的信號(hào)并將處理后的信號(hào)傳送到回溯掃描模塊，特點(diǎn)是路徑度量模塊由六個(gè)加-比較-選擇單元、四個(gè)四級(jí)流水線加法器、兩個(gè)第一比較器和兩個(gè)選擇器組成，加-比較-選擇單元接收分支度量模塊的信號(hào)，第一比較器輸出決斷信號(hào)，選擇器輸出路徑度量信號(hào)，優(yōu)點(diǎn)在于在功率不小于50M的情況，能夠完全滿足DRM解碼的實(shí)時(shí)要求，并且使用的資源大大降低，比使用相同工藝但是采用完全并行結(jié)構(gòu)的Viterbi解碼器節(jié)省資源50％左右。
文檔編號(hào)H03M13/41GK101217285SQ20071030658
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者傅志斌, 哈力提, 華 常, 晁 黃, 龔國旺 申請人:寧波中科集成電路設(shè)計(jì)中心有限公司