Способ и устройство для определения состояния максимального правдоподобия в декодирующем устройстве
Авторы патента:
Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат заключается в исключении задержки на вычисления. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство введены множесво ячеек, расположенных в виде матрицы из рядов и столбцов, а также множество линий выбора, причем каждая линия выбора соединена со всеми ячейками в соответствующем ряду. Каждая ячейка первого столбца выбирает одно из принятых значений состояния в ответ на сигнал выбора для сохранения выбранного значения состояния, и ячейки последнего столбца выдают значение состояния, соответствующее максимально правдоподобному состоянию. 3 с. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.
1. Область техники.
Изобретение относится к системам связи, таким как спутниковые системы, цифровые системы с интеграцией служб (ISDN), цифровые сотовые системы, широкополосные системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов типа W-CDMA и системы связи типа IMT-2000, в частности к устройству и способу для выбора (или определения) состояния максимального правдоподобия (МП) в декодирующем устройстве. 2. Описание предшествующего уровня техники. Настоящее изобретение может применяться с алгоритмом Витерби, который используется в декодере Витерби, корректоре Витерби, детекторе МП последовательности, турбодекодере, декодере с программируемым вводом и выводом (ПВВ) и в модуляторе с решетчатым кодированием (МРК). В частности, изобретение может быть использовано в дополнительном канале (или информационном канале) интерфейса радиосвязи системы IMT-2000 и в турбодекодере, который будет применяться в информационном канале системы UMTS (Универсальные мобильные системы связи), предложенной Европейским институтом стандартов в области телекоммуникаций. Кроме того, изобретение позволяет повысить надежность системы цифровой связи и, в частности, улучшить рабочие характеристики существующих и будущих цифровых систем мобильной связи. Обычно для определения МП состояний используется метод обратного прослеживания. Этот метод заключается в вычислении вектора для минимизации евклидова расстояния между символьным вектором R=(r1, r2,..., rn), принятым во время декодирования по Витерби, и кодовым вектором С=(с1, с2,,..., cn) на решетке кодера, и последующей выдаче МП состояния на соответствующей ветви в требуемое время при обратном прослеживании состояний по пути (маршруту) решетки, вдоль которого проходит кодовый вектор, начиная с текущего момента времени. Например, для определения МП состояния в текущий момент времени k необходимо выполнить операцию сложения-сравнения-выбора (ССВ) и выбора пути в декодере Витерби до наступления момента времени, которое является временем (k+W), опережающим текущий момент времени, и проследить МП путь назад на W, начиная с момента времени (k+W). В данном случае W является заданной величиной и имеет значение W>5m, где m - размер (или емкость) памяти сверточного кодера. W представляет собой скользящее окно, а размер памяти m равен 8 в случае длины кодового ограничения К=9. Метод обратного прослеживания имеет ряд недостатков при его применении в высокоскоростном декодерe Витерби. Использование метода обратного прослеживания создает значительную задержку. Например, при глубине декодирования или глубине скользящего окна, равной W, необходимо выполнять обратный поиск на W для выбора МП состояния. Следовательно, если общий размер кадра равен FL, то задержка на обработку, необходимая для всего поиска МП состояния, увеличивается в Wx(FL-W) раз. Следует отметить, что эта задержка на обработку значительно возрастает по сравнению с задержкой на обработку L, имеющей место, когда декодер Витерби выполняет операцию обратного прослеживания только один раз (т. е. когда декодер Витерби работает в кадровом режиме (W= FL)). Точнее, задержка возрастает в (W(FL-W)-FL) раз. Например, при FL=2000 и W=60 задержка на обработку для поиска МП состояния в кадровом режиме будет равна 2000, что равно FL. Однако в режиме скользящего окна задержка на обработку на поиск МП состояния равна W(FL-W)=60(2000-60)=116400, что в 58,2 раз больше задержки на обработку в кадровом режиме. Таким образом, отмечено, что задержка на обработку возрастает приблизительно в W раз. Следовательно, в известных решениях при поиске МП состояния требуется задержка на обработку большого числа внутренних операций. Для использования в качестве турбодекодера предлагались разные декодеры, такие как декодер максимума апостериорной вероятности (декодер МАВ) и декодер с алгоритмом Витерби с программируемым выводом (декодер АВПВ). Для улучшения рабочих характеристик декодера АВПВ требуется алгоритм для поиска МП состояния. Низкоскоростной турбокодер можно реализовать, применяя описанный выше метод обратного прослеживания. Однако, поскольку турбодекодер очень сложен в реализации, поиск МП состояния методом обратного прослеживания можно выполнять только при относительно низкой скорости передачи данных. Таким образом, известные технические решения имеют следующие недостатки. Прежде всего, метод обратного прослеживания имеет значительную задержку при определении МП состояния. Например, при глубине декодирования (или глубине скользящего окна), равной W, требуется выполнять обратный поиск W раз, чтобы найти МП состояние в каждом процессе обратного прослеживания. Следовательно, если полный размер кадра равен FL, задержка на обработку, необходимая для всего поиска МП состояния, значительно возрастает в W(FL-W) раз. Во-вторых, при использовании декодера АВПВ для реализации турбодекодера существует потребность в алгоритме поиска МП состояния для улучшения рабочих характеристик. Однако метод обратного прослеживания нежелателен из-за проблемы задержки на обработку. Таким образом, существует потребность в новом способе определения МП состояния с меньшей задержкой на обработку. Поэтому в настоящем изобретении предложен новый способ определения МП состояния, в котором учтены упомянутые выше условия и сложность аппаратной реализации. Сущность изобретения. Задачей изобретения является создание устройства и способа для определения МП состояния в декодирующем устройстве с использованием метода решетчатого декодирования. Еще одной задачей изобретения является создание устройства и способа для определения МП состояния в декодере АВПВ. Для решения упомянутых выше задач предложено устройство для выбора состояния максимального правдоподобия (МП), содержащее множество ячеек, расположенных в виде матрицы из рядов и столбцов, и множество линий выбора, каждая из которых соединена со всеми ячейками в соответствующем ряду, при этом линии выбора принимают соответствующие сигналы выбора пути, каждая ячейка столбца соединена с ячейками в непосредственно предшествующем столбце, так что данная ячейка принимает множество значений состояния в соответствии с решетчатой структурой декодирующего устройства, каждая ячейка в первом столбце принимает множество значений состояния, определенных в соответствии с решетчатой структурой кодера, каждая ячейка первого столбца выбирает одно из принятых значений состояния в ответ на сигнал выбора для сохранения данного выбранного значения состояния, и ячейки в последнем столбце выдают значение состояния, соответствующее МП состоянию. Краткое описание чертежей. Указанные выше и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в последующем подробном описании со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее: фиг. 1 - иллюстрация способа перестановки регистров согласно варианту осуществления настоящего изобретения, фиг. 2 - ячейка перестановки регистров согласно варианту осуществления настоящего изобретения, фиг.3 - селектор МП состояния согласно варианту осуществления настоящего изобретения, фиг. 4 - решетчатая схема кодера с длиной кодового ограничения К=2 и скоростью кодирования R=1/2, фиг.5 - решетчатая схема турбокодера с К=4, используемого для интерфейса IMT-2000, фиг. 6 - селектор МП состояния для турбокодера с К=4, используемого для интерфейса IMT-2000, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения. Ниже описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи. При этом известные функции или конструкции не описываются подробно, чтобы не обременять описание излишними деталями. В настоящее время для использования в качестве турбодекодера предлагаются разные декодеры, такие как декодер МAВ и декодер АВПВ. В декодере АВПВ для улучшения рабочих характеристик требуется алгоритм для поиска МП состояния. Настоящее изобретение описано со ссылками на блок ячеек перестановки регистров, который осуществляет поиск МП состояния с использованием множества ячеек, расположенных в виде матрицы из рядов и столбцов. В данном случае ячейки представляют собой ячейки памяти для хранения значений состояния на решетке. В данном варианте осуществления изобретения имеется блок выбора пути и блок ячеек перестановки регистров. Блок выбора пути вычисляет метрику ветви (MB) в каждом возможном состоянии из принятых из канала символов и обеспечивает блок ячеек перестановки регистров ячейкой сигнала выбора пути одного из двух сигналов, введенных в каждую ячейку перестановки регистров. Блок ячеек перестановки регистров обновляет значения состояния, хранимые в ячейках, путем перестановки между рядами в соответствии с сигналом выбора пути. Если этот процесс перестановки выполняется в течение заданного времени, значения состояния, хранимые в одном и том же столбце, будут иметь одинаковое значение. В данном случае одинаковое значение состояния идентично МП состоянию, полученному в решетчатом декодере. В данном контексте понятие "блок ячеек перестановки регистров" используется взаимозаменяемо с понятием "селектор МП состояния". На фиг.1 изображен блок ячеек перестановки регистров согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Изображенный на фиг.1 блок ячеек перестановки регистров включает в себя множество ячеек, расположенных в виде матрицы из рядов и столбцов. Количество рядов равно количеству состояний (S=4) решетки, а количество столбцов равно размеру (W) данного окна. Каждая ячейка представляет собой ячейку памяти для хранения значения состояния решетки. Комбинация ячеек в каждом ряду будет именоваться как память пути. Следовательно, при количестве состояний S=4 и размере W памяти пути, соответствующей каждому состоянию, общий размер блока ячеек перестановки регистров будет равен



Формула изобретения
1. Устройство для выбора состояния максимального правдоподобия (МП) в декодирующем устройстве, содержащее множество ячеек, расположенных в виде матрицы из рядов и столбцов, и множество линий выбора пути, каждая из которых соединена со всеми ячейками в соответствующем ряду, при этом линии выбора пути принимают связанные с ними сигналы выбора пути, каждая ячейка в столбце соединена с двумя ячейками в непосредственно предшествующем столбце для приема двух значений состояния соответственно решетчатой структуре, при этом ячейка принимает множество значений состояния в соответствии с заданной решетчатой структурой декодирующего устройства, каждая ячейка первого столбца принимает множество значений состояния, определенных в соответствии с решетчатой структурой кодера, упомянутая каждая ячейка первого столбца выбирает одно из принятых значений состояния в ответ на сигнал выбора для сохранения выбранного значения состояния и ячейки в последнем столбце выдают значение состояния, соответствующее МП состоянию.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая ячейка содержит mx1 мультиплексор.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что значения состояния, хранимые в ячейках одного и того же столбца, становятся одинаковыми после истечения заданного времени.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что если значения состояния, выданные из ячеек последнего столбца, различаются, в качестве значения МП состояния выбирается значение состояния, имеющее большее число.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сигнал выбора пути является сигналом для вычисления значения метрики ветви в каждом состоянии решетки кодера и для выбора пути с использованием вычисленных значений метрики ветви и значения метрики непосредственно предшествующего пути.6. Устройство для выбора состояния максимального правдоподобия (МП) в декодирующем устройстве, содержащее блок выбора пути для вычисления значения метрики ветви для каждой ветви в каждом состоянии решетки, определенной кодером, и выдачи сигналов выбора пути для выбора пути с использованием вычисленных значений метрики ветви и значения метрики непосредственно предшествующего пути, и блок перестановки регистров, включающий множество ячеек, расположенных в виде матрицы из рядов и столбцов, и множество линий выбора пути, каждая из которых соединена со всеми ячейками в соответствующем ряду, при этом линии выбора пути принимают связанные с ними сигналы выбора пути, каждая ячейка в столбце соединена с двумя ячейками в непосредственно предшествующем столбце для приема двух значений состояния соответственно заданной решетчатой структуре, при этом ячейка принимает множество значений состояния в соответствии с решетчатой структурой декодирующего устройства, каждая ячейка в первом столбце принимает множество значений состояния, определенных в соответствии с решетчатой структурой кодера, упомянутая каждая ячейка первого столбца выбирает одно из принятых значений состояния в ответ на сигнал выбора для сохранения выбранного значения состояния и ячейки в последнем столбце выдают значение состояния, соответствующее МП состоянию.7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что каждая ячейка содержит mx1 мультиплексор.8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что значения состояния, хранимые в ячейках одного и того же столбца, становятся одинаковыми после истечения заданного времени.9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что если значения состояния, выданные из ячеек последнего столбца, различаются, то в качестве значения МП состояния выбирается значение состояния, имеющее большее число.10. Способ выбора состояния максимального правдоподобия (МП) в устройстве поиска МП состояния, содержащем множество ячеек, расположенных в виде матрицы из рядов и столбцов, и множество линий выбора пути, каждая из которых соединена со всеми ячейками в соответствующем ряду, при этом линии выбора пути принимают связанные с ними сигналы выбора пути, каждая ячейка в столбце соединена с двумя ячейками, в непосредственно предшествующем столбце для приема двух значений состояния соответственно заданной решетчатой структуре, при этом ячейка принимает множество значений состояния в соответствии с решетчатой структурой декодирующего устройства и каждая ячейка в первом столбце принимает множество значений состояния, определенных в соответствии с решетчатой структурой кодера, заключающийся в том, что вычисляют значение метрики ветви для каждой ветви в каждом состоянии решетки, определенной кодером, выдают сигналы выбора пути для выбора пути с использованием вычисленных значений метрики ветви и значения метрики непосредственно предшествующего пути, выбирают в одной из множества ячеек одно из принятых значений состояния в ответ на сигнал выбора для сохранения выбранного значения состояния и выдают значение МП состояния в ячейках последнего столбца.11. Способ по п.10, отличающийся тем, что каждая ячейка содержит mx1 мультиплексор.12. Способ по п.10, отличающийся тем, что значения состояния, хранимые в ячейках одного и того же столбца, становятся одинаковыми после истечения заданного времени.13. Способ по п.10, отличающийся тем, что если значения состояния, выданные из ячеек последнего столбца, различаются, в качестве значения МП состояния выбирается значение состояния, имеющее большее число.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7
Похожие патенты:
Изобретение относится к сотовым телефонным системам
Способ передачи информации и коммуникационная система параллельного доступа с временным делением // 2136109
Изобретение относится к коммуникационным системам
Изобретение относится к телефонной связи и может быть использовано при внедрении на территории республик (областей), районов и городов систем сотовых связей разных стандартов и соединении их с существующими телефонными сетями
Изобретение относится к передатчикам радиосигнала сотовой базовой станции в системе подвижной связи, а более конкретно, к контроллеру передачи для использования в базовой станции, который имеет возможность одновременного контроля совокупности сигналов радиопередачи одного и того же канала во время передачи
Изобретение относится к способу передачи цифрового широкополосного сигнала
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в системах диспетчерского контроля и централизации, аппаратуре управления удаленными объектами
Изобретение относится к средствам связи в каналах со случайным доступом абонентов и может быть использовано в системах контроля и управления, в вычислительных сетях при относительно малых помехах в канале
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для оперативного измерения ключевых параметров линий и каналов коротковолновой (KB) связи, обеспечивающего максимальную помехоустойчивость системы связи при работе на ОРЧ
Устройство связи наземных станций // 2230434
Изобретение относится к технике связи и предназначено для организации обмена данными между центральной станцией и периферийными станциями
Изобретение относится к системам связи, в частности к способу осуществления связи в системе беспроводной местной связи
Изобретение относится к системам связи
Способ передачи сообщений // 2236755
Изобретение относится к коммуникационным системам и может быть использовано в спутниковых сетях связи
Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения рабочих характеристик или влияния нелинейных воздействий на систему связи
Изобретение относится к технике связи
Устройство и способ передачи данных // 2249306
Изобретение относится к области передачи данных и может использоваться в технике связи
Схемы передатчика для систем связи // 2258309
Изобретение относится к электронным схемам систем связи, в частности к схемам передатчика
Изобретение относится к способам и устройствам для использования в системе цифровой передачи, в частности в системе цифрового телевидения