专利名称：一种基于基四维特比译码的盲速率检测方法及实现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种盲速率检测技术，特别是指一种基于基四维特比译码的盲速率检测方法以及实现该方法的装置。
盲速率检测方法的基本实现原理是这样的在接收端，接收机通过高层网络得知所有可能的传输速率，然后进行Viterbi软译码，在译码到达可能的结束比特位置nend时，将该结束比特位置nend作为起始位置，当前状态设为零状态，从此零状态开始回溯，找出所经过的每条支路，回溯完毕后对所得到的完整路径进行CRC校验，如果校验正确的话，则当前回溯的路径被当做译码输出，从而检测出相应的传输速率。
对于盲速率检测，衡量其算法好坏的一个重要指标是漏检率(FDR)，漏检率是指速率检测发生错误，而CRC校验没能检测出错误的概率。目前，为了减少FDR，一般的方法是增加一种门限限制，其基本思想是在进行回溯时，首先按照下面的公式(1)计算支路积累概率的相对度量S(nend)，然后判断该S(nend)值是否满足公式(2)的门限要求，因为路径度量值S(nend)与实际传输中的信道条件、噪声大小相关，信道条件越差，噪声越大，路径度量值就越大，那么，如果由公式(1)计算得到的S(nend)值不大于给定门限值，则当前速率就不会检测为实际发送速率，当然，有可能该速率是实际发送的速率，但由于噪声太大而没有检测出来，因此，公式(2)中门限值D的设置必须合适，通常该值需要在各种信道条件、噪声条件下由仿真测试得到，只有满足门限要求的才进行路径回溯和CRC校验。如果CRC校验正确且已检测到最后一种速率，则停止继续检测，输出回溯路径的数据；否则，继续进行下一种可能速率的检测。
S(nend)＝(a0(nend)-amin(nend))/(amax(nend)-amin(nend))(1)S(nend)＞D(2)其中S(nend)的值在0和1之间；amax(nend)和amin(nend)分别是结束比特位置为nend时，所有状态对应的幸存路径中最大、最小的路径度量值，a0(nend)是零状态的路径度量值，这三个路径度量值的大小与所采用的量化实现方法有关，是在进行Viterbi译码时计算得到；D为实际设计的路径度量门限阈值参数，该值由仿真测试得到。
根据上述基本原理可知，盲速率检测的实质就是对超过路径度量门限值的速率进行维特比译码与CRC校验。参见
图1所示，该盲速率检测的具体实现过程至少包括以下的步骤1)初始化用一变量nend作为计数器计数待检测的速率，赋初值1，表示第一个待检速率，以后每测一个待检速率加1；用变量Smax存储路径度量门限值，赋初值D，D为设定参数；用变量nend’记录最后检测到的速率，赋初值0，如果在速率检测过程中nend’值一直为0，则说明速率没有检测到，当前一帧数据无法正确译码，整帧数据错误；否则，nend’值即为所检测到的速率序号。
2)执行基二维特比译码，并根据公式(1)计算当前的路径度量门限比较值S(nend)，然后，根据公式(2)比较S(nend)值和D，如果该门限比较值S(nend)大于D，则进入步骤4)，否则，进入步骤3)。
3)判断是否还有待检速率，如果当前nend值为最大值，即所有待检速率都已检测完毕，则输出nend’值；否则，nend加1，返回步骤2)。
4)对当前通过路径度量门限的速率进行回溯，并对回溯后得到的数据进行CRC校验，如果CRC校验正确，则比较当前路径度量门限比较值S(nend)和存储路径度量门限值Smax，如果当前路径度量门限比较值S(nend)大于存储路径度量门限值Smax，则置存储路径度量门限值Smax为当前路径度量门限比较值S(nend)，并记录当前速率位置，然后返回步骤3)，否则，直接返回步骤3)；如果CRC校验错误，也直接返回步骤3)。
在上述盲速率检测过程中，因为要计算路径度量门限比较值，所以一般内部的维特比译码采取基二维特比译码，即在译码(ACS)时每时刻前进一个编码比特。但是，这样不仅译码速度慢，而且会进一步影响盲速率检测的速度。为了加快译码速度，更希望内部的维特比译码采用基四维特比译码，即在译码时每时刻前进两个编码比特。但是，由于不同速率的码块长度不同，比特数有奇有偶，如果码块长度为偶数，该方法实现没有问题；而当码块长度为奇数2×n+1时，因为每时刻前进两个编码比特，则译码到达不了码块末尾，只能到达2×n的位置，因此不能直接套用公式(1)计算路径度量门限比较值S(nend)，如此就不能有效解决译码速度的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的一种基于基四维特比译码的盲速率检测方法，至少包括以下步骤
a.初始化待检速率计数器、当前传输速率记录值以及路径度量门限值；b.按照基四维特比译码中最佳路径的叠加、比较、选择操作，完成对译码输入数据的维特比软译码；c.判断译码的码块长度是否为奇数，如果是奇数，则在基四译码器内部自动生成一个以上值为0的译码输入数据，将该码块长度增加一比特为偶数比特，然后再进行一次基四维特比译码，译码至该偶数比特位置；d.计算路径度量门限比较值，计算完后，判断当前路径度量门限比较值是否大于路径度量门限值，如果是，则进入步骤e，否则进入步骤f；e.分别对通过门限的速率进行路径回溯以及循环冗余校验(CRC)，如果CRC校验正确，则更新路径度量门限值为当前路径度量门限比较值，并置当前传输速率记录值为待检速率计数器的当前值，进入步骤f；否则，直接进入步骤f；f.判断当前待检速率是否为最后一个待检速率，如果是，则输出当前传输速率记录值，如果不是，则待检速率计数器加1，返回步骤b进行下一待检速率的检测过程。
该方法进一步包括预先设定路径度量门限阈值。
步骤a进一步包括初始化的路径度量门限值为预先设定的路径度量门限阈值。初始化待检速率计数器初值为1，初始化当前传输速率记录值的初值为0。
如果输出的当前传输速率记录值为0，则未检测到当前速率，当前一帧数据无法正确译码，整帧数据错误；否则，输出值即为所检测到的当前传输速率序号。
步骤c中所述值为0的译码输入数据个数与卷积码类型有关。
一种实现上述盲速率检测方法的盲速率检测装置，至少包括处理译码输入数据的集成装置、存储数据的存储器、控制集成装置运行的控制器和记录待检速率个数的速率个数计数器，存储器、控制器和速率个数计数器与集成装置互连，控制器与存储器、速率个数计数器互通；关键在于所述集成装置主要由实现基四维特比译码的基四译码单元、计算路径度量门限比较值的门限比较值运算器、选择回溯路径的路径选择器、处理回溯路径的回溯处理器、循环冗余校验(CRC)器以及更新当前路径度量门限值的门限更新器构成；译码输入数据输入至该集成装置的基四译码单元译码，译码结果送入门限比较运算器，经由门限比较运算器、路径选择器、回溯处理器、CRC校验器、门限更新器对译码数据顺序处理后，输出当前传输速率和译码输出数据。
所述的基四译码单元内部设有可自动生成一个以上值为0的译码输入数据的模块。
当判定结果不同时，从门限比较运算器的输出端、或CRC校验器的输出端、或门限更新器的输出端均可返回基四译码单元的输入端。
由上述方案可以看出，本发明的关键在于将盲速率检测中的基二维特比译码改为基四维特比译码，相应的，在码块长度为奇数时，自动在译码器内部增加2个或3个外部译码输入0，使码块长度变为偶数，进而通过统一的公式计算路径度量门限比较值，检测出当前速率。
因此，本发明所提供的基于基四维特比译码的盲速率检测方法及实现装置，适用于第三代点对点(3GPP)通信系统，由于其是一种融合基四维特比译码与盲速率检测于一体的方法，同时改进更新了相应路径度量门限比较值S(nend)的计算公式，对奇数码块长度和偶数码块长度分别进行处理，既保持了原有基于基二译码的盲速率检测性能，使盲速率检测在基四译码的基础上顺利进行，又提高了译码速度，同时也加快了盲速率检测的速度。另外，由于该方法和装置对码块长度分奇、偶处理，简化了原有的处理流程，实现更简单、方便、灵活。
图1为现有技术中盲速率检测的流程图；图2为本发明中盲速率检测的流程图；图3为本发明盲速率检测器的结构示意图。
由于基四译码相对基二译码而言，既能提高译码速度，又可保持性能不变。因此，本发明将基四译码与盲速率检测很好的融合在一起，完成基于基四维特比译码的盲速率检测。
参见图2所示，本发明的盲速率检测方法具体包括以下的步骤1)初始化用一变量nend作为计数器计数待检测的速率，赋初值为1，表示第一个待检速率，以后每测一个待检速率加1，则nend值实际为当前待检速率序号；用变量Smax存储路径度量门限值，赋初值为D，D为预先设定的参数；用变量nend’记录最后检测到的速率，赋初值为0，如果在速率检测过程中nend’值没有改变一直为0，则说明速率没有检测到，当前一帧数据无法正确译码，整帧数据错误。
2)译码执行基四维特比译码中最佳路径的叠加、比较、选择操作，完成维特比软译码。
3)如果步骤2译码的码块长度，即一个编码块内的比特数为偶数，则通过计算门限比较值模块23按公式(1)计算路径度量门限比较值S(nend)，如果步骤2译码的码块长度为奇数，则通过另一计算门限比较值模块23’按公式(3)计算路径度量门限比较值S(n*end)。公式(3)与公式(1)的基本思想和计算结构完全相同，只是当某一种速率的比特结束位置是奇数2×n+1时，由于基四译码达不到2×n+1的位置，本发明在基四译码器内部自动增加2个或3个外部译码输入0，即使码块长度增加一比特变为虚拟的偶数比特2×n+2，由于增加的输入数据值为0，不会影响最终的速率检测结果。具体实现是如果是1/2卷积码，则相应的在基四译码器内部产生2个值为0的译码输入数据，如果是1/3卷积码，则相应的在基四译码器内部产生3个值为0的译码输入数据；然后再进行一次ACS操作，即译码到该偶数比特2×n+2的位置；最后在2×n+2位置计算路径度量门限比较值S(nend)，此时不是真实码块比特结束位置，用另一变量S(n*end)表示。设amax(n*end)和amin(n*end)分别是比特结束位置为2×n+2时所有状态对应的幸存路径中最大、最小的路径度量值，a0(n*end)是零状态的路径度量值，D为实际设定的门限参数，则S(n*end)＝(a0(n*end)-amin(n*end))/(amax(n*end)-amin(n*end))(3)S(n*end)＞D(4)4)路径度量门限比较值计算完毕后，根据公式(4)进行门限判决，如果当前路径度量门限比较值大于存储路径度量门限值Smax，则进入步骤5，否则进入步骤6。
5)分别对通过门限的速率进行回溯以及CRC校验，如果CRC校验正确，则更新存储路径度量门限值为当前路径度量门限比较值，并记录当前速率位置，即置nend’为当前nend值，然后进入步骤6；如果CRC校验错误，则直接进入步骤6。
6)判断当前待检速率是否为最后一个待检速率，如果是最后一个待检速率，则输出变量nend’，此时，如果nend’输出值为0，则说明未检测到当前速率，否则，nend’的输出值即为所检测到速率的序号；如果当前待检速率不是最后一个待检速率，则将计数器nend加1，返回步骤2重新进行下一个待检速率的检测过程。
正因为本发明改进了路径度量门限比较值S(nend)的计算公式，才统一了基四译码与盲速率检测的协调工作，保证了译码速度的提高，又使得盲速率检测能在基四译码的基础上顺利进行，同时，充分的利用了已有资源，保持了已有性能。
在第三代宽带码分多址(WCDMA)移动通信系统中，当发射机发射若干种可能的速率却不通过TFCI告知接收机具体是哪一种速率时，通过本发明的盲速率检测方法实施的装置即能自动检测出正确的当前传输速率。比如在呼叫建立过程中，高层通知用户设备(UE)的发射机可能发射的速率有9种12.2kbps，10.2kbps，7.95kbps，7.4kbps，6.7kbps，5.9kbps，5.15kbps，4.75kbps，1.95kbps，则根据预先已知的信道编码方案、尾比特长度、译码输入量化比特数，便可按照上述盲速率检测方法的步骤，由图3所示的盲速率检测器检测出当前传输速率为9种中的哪一种。
图3为实现上述盲速率检测方法的盲速率检测器结构示意图，如图3所示，该盲速率检测器11至少包括集成装置7、存储器8、控制器9和速率个数计数器10。输入的译码输入数据，经过集成装置7处理后，输出检测到的当前传输速率和译码输出数据，该集成装置7主要由基四ACS单元1、门限比较值运算器2、路径选择器3、回溯处理器4、CRC校验器5和门限更新器6构成，集成装置7运行过程中的数据存取通过控制器9与存储器8完成。
参见图3所示，盲速率检测器11每次读入6个6比特量化的译码输入数据，送给基四ACS单元1进行译码处理，如果码块长度为偶数，则译码时刻达到码块末尾时，就启动门限比较值运算器2按公式(1)计算当前路径度量门限比较值，并与预先设定的路径度量门限值比较；如果码块长度为奇数，即译码时刻达到码块末尾差一比特时，则由基四ACS单元1内部自动增加2个或3个译码输入0，使码块长度增加一比特，变为偶数，然后再进行一次ACS操作，译码至该虚拟码块的末尾比特，之后，启动门限比较值运算器2按公式(3)计算当前路径度量门限比较值，并与预先设定的路径度量门限值比较，上述当前计算的路径度量门限比较值和预先设定门限值的计算与比较完全由控制器9控制。路径选择器3用来选择回溯路径，但是否进行回溯处理要看当前路径度量门限比较值是否通过路径度量门限。如果进行回溯处理，则先在回溯处理器4中进行回溯，之后继续在CRC校验器5中进行CRC校验，CRC校验正确时，由门限更新器6更新路径度量门限，并同时在存储器8中记录当前传输速率位置，然后再通过速率个数计数器10获知当前检测的速率是否为最后一个待检测速率，若是，则输出检测到的速率以及同时译出的译码数据。如果当前路径度量门限比较值没有通过路径度量门限，即不需回溯处理；或者CRC校验错误；或者待检速率没有全部检完，都将直接返回到基四ACS单元1重新进行下一种速率的检测。
权利要求
1.一种基于基四维特比译码的盲速率检测方法，其特征在于该方法至少包括以下步骤a.初始化待检速率计数器、当前传输速率记录值以及路径度量门限值；b.按照基四维特比译码中最佳路径的叠加、比较、选择操作，完成对译码输入数据的维特比软译码；c.判断译码的码块长度是否为奇数，如果是奇数，则在基四译码器内部自动生成一个以上值为0的译码输入数据，将该码块长度增加一比特为偶数比特，然后再进行一次基四维特比译码，译码至该偶数比特位置；d.计算路径度量门限比较值，计算完后，判断当前路径度量门限比较值是否大于路径度量门限值，如果是，则进入步骤e，否则进入步骤f；e.分别对通过门限的速率进行路径回溯以及循环冗余校验(CRC)，如果CRC校验正确，则更新路径度量门限值为当前路径度量门限比较值，并置当前传输速率记录值为待检速率计数器的当前值，进入步骤f；否则，直接进入步骤f；f.判断当前待检速率是否为最后一个待检速率，如果是，则输出当前传输速率记录值，如果不是，则待检速率计数器加1，返回步骤b进行下一待检速率的检测过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括预先设定路径度量门限阈值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤a进一步包括初始化的路径度量门限值为预先设定的路径度量门限阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a进一步包括初始化待检速率计数器初值为1，初始化当前传输速率记录值的初值为0。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于如果输出的当前传输速率记录值为0，则未检测到当前速率，当前一帧数据无法正确译码，整帧数据错误；否则，输出值即为所检测到的当前传输速率序号。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c中所述值为0的译码输入数据个数与卷积码类型有关。
7.一种实现上述盲速率检测方法的盲速率检测装置，至少包括处理译码输入数据的集成装置、存储数据的存储器、控制集成装置运行的控制器和记录待检速率个数的速率个数计数器，存储器、控制器和速率个数计数器与集成装置互连，控制器与存储器、速率个数计数器互通；其特征在于所述集成装置主要由实现基四维特比译码的基四译码单元、计算路径度量门限比较值的门限比较值运算器、选择回溯路径的路径选择器、处理回溯路径的回溯处理器、循环冗余校验(CRC)器以及更新当前路径度量门限值的门限更新器构成；译码输入数据输入至该集成装置的基四译码单元译码，译码结果送入门限比较运算器，经由门限比较运算器、路径选择器、回溯处理器、CRC校验器、门限更新器对译码数据顺序处理后，输出当前传输速率和译码输出数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述的基四译码单元内部设有可自动生成一个以上值为0的译码输入数据的模块。
全文摘要
本发明公开了一种基于基四维特比译码的盲速率检测方法，其至少包括a)初始化所有变量；b)对译码输入数据进行基四维特比译码，并判断译码的码块长度，如果为奇数，则将码块长度增加为偶数，再译一次码至该偶数位置；c)计算路径度量门限比较值，比较当前门限比较值和路径度量门限值，如果大于则进入d，否则进入e；d)分别对通过门限的速率进行回溯及循环冗余校验，如果校验正确，则更新门限值并记录当前速率位置；e)判断当前待检速率是否为最后一个，如果是，则输出当前速率记录值，否则待检速率计数器加1，返回b。本发明还同时公开了一种实现装置，上述方法和装置能使译码速度提高，盲速率检测进程加快，并充分利用已有资源。
文档编号H04J13/00GK1433170SQ0210002
公开日2003年7月30日 申请日期2002年1月8日 优先权日2002年1月8日
发明者刘华斌 申请人:华为技术有限公司