一種用于電力線載波通信的Viterbi譯碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力線載波通信領(lǐng)域，特別是涉及一種用于電力線載波通信的V i t er b i譯碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為智能電網(wǎng)通信技術(shù)的一個重要分支，電力線載波通信(PLC)技術(shù)利用現(xiàn)有廣泛分布的配電網(wǎng)絡(luò)作為傳輸媒介，具有覆蓋范圍廣、無需重新布線、投資少、建設(shè)速度快等優(yōu)勢，因此，電力線載波通信有著良好的社會效益和經(jīng)濟效益。隨著國家智能電網(wǎng)的逐步建立，電力線載波通信技術(shù)在電能及各種能源計量領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]原本電力線路主要是用于電能傳輸，而非一個理想可靠的通信媒介，由于電力線線路拓?fù)鋸?fù)雜、通信帶寬小、負(fù)載動態(tài)變化、各類干擾噪聲嚴(yán)重造成利于電力線進行的載波通信誤碼率較高，從而使用利于電力線進行遠(yuǎn)程通信效果不佳。因此需要通過各種技術(shù)手段來降低通信誤碼率，其中通過糾錯編解碼技術(shù)是一個很好的技術(shù)手段，對于電力線載波遠(yuǎn)程抄表技術(shù)而言，載波通信模塊必須兼顧到成本、功耗、性能等幾個方面，因此采用viterbi卷積編解碼可以很好的兼顧到上述幾個方面的要求。
[0004]Viterbi譯碼是卷積碼的一種最大似然譯碼。卷積碼的通用表示方式為(n，k，m)，其中k表示在每個時間單位，輸入編碼器的信息碼元個數(shù);η表示編碼器針對k個輸入的輸出碼元個數(shù);m則表示編碼約束長度。Viterbi譯碼器的結(jié)構(gòu)一般主要包含分支度量單元，加比選單元，幸存路徑存儲單元和回溯單元。
[0005]Viterbi譯碼是從所有可能的編碼輸出序列中找到一條幸存概率最大的狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑，然后由該路徑找到輸出序列對應(yīng)的信息系列。下一狀態(tài)可由兩條路徑回到當(dāng)前狀態(tài)，Viterbi譯碼為每一狀態(tài)的兩條轉(zhuǎn)移路徑都設(shè)置一個權(quán)重，稱之為分支度量(BranchMetric, BM)。先將分支度量累加到下一狀態(tài)的路徑度量(Path Metric ,PM)，然后比較兩條路徑度量，去除度量和小的路徑，留下的路徑稱為幸存路徑(Survivor path)，該過程稱為加比選(Add,Compare and Select ,ACS) 0
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中Viterbi譯碼方法中，均是以多個存儲器為存儲基礎(chǔ)，分別對不同時刻的幸存路徑進行保存。例如中國發(fā)明專利《維特比譯碼方法》，申請?zhí)枮?00810301181.6。再如中國發(fā)明專利《一種高速并行分段交錯維特比譯碼方法》，申請?zhí)枮?01010297874.X。中國發(fā)明專利《一種通用高速并行循環(huán)交錯維特比譯碼方法》，申請?zhí)枮?01110214224.9。中國發(fā)明專利《基于SSE的咬尾卷積碼Viterbi譯碼方法》，申請?zhí)枮?01210147267.4。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種用于電力線載波通信的Viterbi譯碼方法，涉及到一種利用較小的存儲單元來實現(xiàn)viterbi譯碼中路徑度量的存儲和更新，能夠較好的減小芯片存儲空間，提尚效率。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是提供一種用于電力線載波通信的Vi terb i譯碼方法，該V iterb i譯碼方法的步驟包括:
[0009]第一、接收字符數(shù)據(jù)并做蝶形運算，在蝶形運算中，保存幸存路徑的總度量以及對應(yīng)的信息比特，重復(fù)運算操作直到最佳譯碼深度操作完成；
[0010]第二、計算j時刻到達(dá)狀態(tài)2丨的最大似然路徑之相似度即路徑度量，它是將上一時刻的路徑度量與本時刻分支度量BM累加后選擇其中相似度最大的一個，對于軟判決譯碼就是選擇歐式距離最大的一個；
[0011]第三、對于約束長度為m的viterbi譯碼器，對于狀態(tài)I至(2^-1)對應(yīng)的路徑度量存儲體，在存儲體上采用ping-pong buffer結(jié)構(gòu)，其它狀態(tài)存儲體用普通結(jié)構(gòu)；
[0012]第四、在最后一個時刻，選擇具有最大度量值的狀態(tài)作為譯碼終止?fàn)顟B(tài)，進行回溯判決。
[0013]優(yōu)選的是，存儲體上的ping-pong buff er結(jié)構(gòu)包括:存儲單元ping buffer、存儲單元 pong buffer ο
[0014]優(yōu)選的是，所述第一步中每次蝶形運算包括2次加比選操作。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明公開了一種用于電力線載波通信的Viterbi譯碼方法，其利用較小的存儲單元來實現(xiàn)viterbi譯碼中路徑度量的存儲和更新，特點是相對常規(guī)方式在路徑度量的存儲和更新速度基本不變的情況下，存儲單元節(jié)省約1/4。
【附圖說明】
[0016]圖1是蝶形運算過程中的路徑度量示意圖；
[0017]圖2是Viterbi譯碼方法過程中路徑度量存儲方式的示意圖；
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0019 ]請參閱附圖1和2，本發(fā)明實施例包括:
[0020]一種用于電力線載波通信的Viterbi譯碼方法，步驟包括:
[0021 ]第一、接收字符數(shù)據(jù)并做蝶形運算，在蝶形運算中每次蝶形運算包括2次加比選操作，保存幸存路徑的總度量以及對應(yīng)的信息比特，重復(fù)運算操作直到最佳譯碼深度操作完成；
[0022]第二、計算j時刻到達(dá)狀態(tài)21的最大似然路徑之相似度即路徑度量，它是將上一時刻的路徑度量與本時刻分支度量BM累加后選擇其中相似度最大的一個，對于軟判決譯碼就是選擇歐式距離最大的一個；
[0023]第三、對于約束長度為m的viterbi譯碼器，對于狀態(tài)I至(2^-1)對應(yīng)的路徑度量存儲體，在存儲體上采用ping-pong buffer結(jié)構(gòu)，存儲體上的ping-pong buffer結(jié)構(gòu)包括:存儲單元ping buffer、存儲單元pong buffer，其它狀態(tài)存儲體用普通結(jié)構(gòu)；
[0024]第四、在最后一個時刻，選擇具有最大度量值的狀態(tài)作為譯碼終止?fàn)顟B(tài)，進行回溯判決。
[0025]以卷積碼(2，I，7)為例，每接收2比特碼字，做25次蝶形運算，每次蝶形運算包括2次加比選操作，保存幸存路徑的總度量及對應(yīng)的信息比特。重復(fù)以上操作，直到L次最佳譯碼深度操作完成。
[0026]計算j時刻到達(dá)狀態(tài)2丨的最大似然路徑之相似度即路徑度量PM2iU),它是將上一時刻的路徑度量PM2i (j-Ι)與本時刻分支度量BM累加后選擇其中相似度最大的一個，對于軟判決譯碼就是選擇歐式距離最大的一個。
[0027]現(xiàn)有技術(shù)中:路徑度量的存儲和更新一般采用2塊大小均為64個單元的存儲體，分別記為A和B，在j-Ι時刻，64個狀態(tài)所對應(yīng)的路徑度量分別保存在A的每個單元內(nèi)，在j時刻，每執(zhí)行完一次加比選的操作后，得到新的路徑度量則保存在存儲體B中該狀態(tài)所對應(yīng)的單元中，在j+Ι時刻，新的路徑度量則又保存在存儲體A中。該方法中路徑度量使用了2塊存儲體，切換比較方便，但存儲體占用了較多的芯片面積。采用2塊存儲體的原因是因為在更新路徑度量過程中，在得到j(luò)時刻一些狀態(tài)對應(yīng)的路徑度量之后，在進行之后的加比選操作時仍然需要用到該狀態(tài)j-Ι時刻對應(yīng)的路徑度量。在進行完第一次蝶形運算之后，j時刻狀態(tài)O和I對應(yīng)的路徑度量得到更新，而第二次蝶形運算仍然需要狀態(tài)I在j-Ι時刻的路徑度量。
[0028]不難得出，狀態(tài)1-31必須將j -1時刻的路徑度量臨時保存，而狀態(tài)O，3 2-6 3可以直接覆蓋，因為在讀取這些這些狀態(tài)的更新在讀取它們之后。
[0029]而本發(fā)明提出了一種相對簡單的路徑度量存儲方法，采用如下結(jié)構(gòu)進行路徑度量的存儲，對于約束長度為m的viterbi譯碼器，對于狀態(tài)I至(2^-1)對應(yīng)的路徑度量存儲體，采用ping-pong buffer結(jié)構(gòu)，其它狀態(tài)存儲體用普通結(jié)構(gòu)。假設(shè)狀態(tài)I在j-Ι時刻對應(yīng)的路徑度量保存在對應(yīng)存儲單元ping buffer中，則在j時刻，更新的度量路徑保存在對應(yīng)存儲單元pong buffer中，第2次蝶形運算時則從ping buffer讀取，在j+1時刻，更新的度量路徑保存在對應(yīng)存儲單元ping buffer中，第2次蝶形運算時則從pong buffer讀取。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于電力線載波通信的Viterbi譯碼方法，其特征在于:該Viterbi譯碼方法的步驟包括: 第一、接收字符數(shù)據(jù)并做蝶形運算，在蝶形運算中，保存幸存路徑的總度量以及對應(yīng)的信息比特，重復(fù)運算操作直到最佳譯碼深度操作完成； 第二、計算j時刻到達(dá)狀態(tài)21的最大似然路徑之相似度即路徑度量，它是將上一時刻的路徑度量與本時刻分支度量BM累加后選擇其中相似度最大的一個，對于軟判決譯碼就是選擇歐式距離最大的一個； 第三、對于約束長度為m的viterbi譯碼器，對于狀態(tài)I至(2^-1)對應(yīng)的路徑度量存儲體，在存儲體上采用ping-pong buffer結(jié)構(gòu)，其它狀態(tài)存儲體用普通結(jié)構(gòu)； 第四、在最后一個時刻，選擇具有最大度量值的狀態(tài)作為譯碼終止?fàn)顟B(tài)，進行回溯判決。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電力線載波通信的Viterbi譯碼方法，其特征在于:存儲體上的ping-pong buffer結(jié)構(gòu)包括:存儲單元ping buffer、存儲單元pong buffer03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電力線載波通信的Viterbi譯碼方法，其特征在于:所述第一步中每次蝶形運算包括2次加比選操作。
【專利摘要】本發(fā)明一種用于電力線載波通信的Viterbi譯碼方法，涉及電力線載波通信領(lǐng)域，步驟包括：第一、接收字符數(shù)據(jù)并做蝶形運算，運算中保存幸存路徑的總度量及對應(yīng)的信息比特，重復(fù)運算操作至最佳譯碼深度操作完成；第二、計算j時刻到達(dá)狀態(tài)2i的路徑度量，對于軟判決譯碼就是選擇歐式距離最大的一個；第三、對于約束長度為m的viterbi譯碼器，對于各狀態(tài)對應(yīng)的路徑度量存儲體，在存儲體上采用ping-pong？buffer結(jié)構(gòu)，其它狀態(tài)存儲體用普通結(jié)構(gòu)；第四、在最后時刻，選擇譯碼終止?fàn)顟B(tài)，進行回溯判決。通過上述方式，該Viterbi譯碼方法；利用較小的存儲單元來實現(xiàn)viterbi譯碼中路徑度量的存儲和更新，特點是相對常規(guī)方式在路徑度量的存儲和更新速度基本不變的情況下，存儲單元節(jié)省約1/4。
【IPC分類】H04B3/54, H03M13/41, H04L1/00
【公開號】CN105610550
【申請?zhí)枴緾N201610082644
【發(fā)明人】周旋, 沈鎮(zhèn)煒, 滕世玉, 李文俊, 倪榮輝, 樊騰化
【申請人】南京飛騰電子科技有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年2月5日