专利名称：应用于无线传感网的联合解调译码装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于建筑密集城区的高速图像传输系统，尤其涉及 其中的解调和译码装置。
背景技术：
在无线通信系统中，由于无线信道的不确定性，同时为了增加无线网 络的覆盖范围，通常在调制解调之外需要加入信道编解码装置。已有的解 调和译码装置结构见图1，它对于正交解调出的I和Q路都需要一个匹配滤波器进行相关解调，在最后还需要根据所选的调制方式选择相应的判决 方法，判决的输出还需要经过一次并串变换，转换成串行的数据流送入后 级的译码器。其中，所述的匹配滤波器，则是通过前面的导频符号，估计 出信道响应，然后利用估计出的信道相应来对接收到的数据符号进行匹配滤波，以消除信道对数据符号的影响；所述的判决器，是根据所采用的调制方式，选择相应的判决方法。对于QPSK，则直接将匹配滤波器的输出作为判决的结果；对于16QAM，则有多种方式，与后级的译码配合使用，性能最好的是全软判决输出的方式，其判决方式可用下式表示<formula>formula see original document page 3</formula>所述的viterbi译码器则是根据选用的巻积码编码器的结构，计算判决 出的序列与所有可能的序列之间的距离度量值，再从中选择出一条距离度
量值最小的，即与接收到序列最相似的序列，作为译码的输出。其中，所 述的路径距离度量值可以分解到每一个支路上，对于其中的一个支路 (《。，《,)的距离度量值的计算式为<formula>formula see original document page 4</formula>其中，&2+、2是所有路径的公共项，因此可以省去；另外，由于《。和 《'的值为±1，《°2+《的值恒定为2，对于所有路径也相同，因此也可以 省去。 这样￡", o可以化简为±地± &)，两个±的选取由《。，《'的正负 决定。由上面的计算式可以看出，距离度量值计算的是解调出的符号与星座 图上某一个点的距离，判决出的结果只是其中的临时结果，在译码器中还 是要把判决出的若干个符号组成一个符号，进行距离度量值计算。由于判 决时不可避免的会造成信息的损失，这样根据判决结果计算出的距离度量 值与原始的度量值之间有误差，这会造成系统性能的下降。另外，处理上 的反复还造成了系统复杂度的加重。本发明的目的在于提供一种应用于无线通信系统中解调和译码联合操 作的联合解调译码装置。本发明要解决的是现有解调和译码装置存在的解调和译码操作复杂， 解调时判决易造成信息损失，导致解调和译码性能差的问题。为了达到上述的目的，本发明至少包括解调器、幸存路径搜索器、 状态转移寄存器阵列、幸存路径回溯器；解调器用于对射频接收链路解调 出的基带信号进行处理，解调出信号I， Q两路符号；幸存路径搜索器对 解调出的符号进行处理，比较它与所有可能的路径之间的距离，并保留一
发明内容
条距离最短的路径作为幸存路径；状态转移寄存器阵列用于存储路径转移状态；幸存路径回溯器对幸存路径进行回溯，判出发送序列。本发明不对解调和译码的处理进行区分，即去掉解调器中进行的判决 处理，并在译码器中直接计算解调的结果与星座图上的点之间的欧氏距离 作为路径的度量值，并从所有的可能路径中寻找出一条最相近的路径，这 样可以避免在解调时造成的信息损失，同时也简化了解调和译码的处理。
图1为已有联合解调译码装置的模块结构图。图2为本发明的结构框图。图3为幸存路径搜索器结构图。图4为加比选单元内部结构图。图5为状态转移寄存器阵列工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。如图2、图3禾n图4所示，本发明至少包括解调器、幸存路径搜索器、 状态转移寄存器阵列、幸存路径回溯器。幸存路径搜索器由二组路径度量 值寄存器组和加比选单元组成。二组路径度量值寄存器组为路径度量值寄 存器组l、路径度量值寄存器组2。所述的解调器将均衡后并行输出的I、 Q两路的数据，转换成I路符 号在前、Q路符号在后的串行数据流输出，作为数据的解调结果送入后续 的处理模块进行处理。在幸存路径搜索器中，路径度量值寄存器组1用于 存储每个状态点在某个时刻的路径度量值，路径度量值寄存器组2用于存
储在路径度量值寄存器组1的基础上进行一次各支路的路径度量值计算 和累加比较选择之后得到的新的路径度量值。路径度量值寄存器组1或路径度量值寄存器组2的长度由所选择的巻 积编码器的约束长度决定，本发明以约束长度为7的巻积编码器为例说明。对于约束长度为7的巻积编码器，路径度量值寄存器组1或路径度量 值寄存器组2的长度为64。路径度量值寄存器组1或路径度量值寄存器 组2中寄存器的位数由解调器输出的I、 Q数据符号的位数以及路径的长 度决定。在本发明的译码器中，路径的计算深度为40， I、 Q数据符号的 位数为8位，这样每个寄存器的位数需要16位。加比选单元以两个状态的路径转移和处理为一个基本的处理单元，它 接收解调器送入的软判决数据，以路径度量值寄存器组1中存储的度量值 为基础，计算解调出数据与两个可能的路径之间的距离，并选择一条度量 值较小的路径作为保留支路。对于寄存器组的长度为64的译码器，需要 32个加比选单元来进行处理。每个加比选单元结构相同，均包括4个路 径距离计算器、4个路径度量值累加器、两个路径度量值比较选择器和和 路径选择器。4个路径距离计算器分别为路径距离计算器i0、路径距离计 算器jO、路径距离计算器il和路径距离计算器jl。 4个路径度量值累加器 分别为路径度量值累加器iO、路径度量值累加器il、路径度量值累加器jO 和路径度量值累加器jl，两个路径度量值比较选择器分别为路径度量值比 较选择器k、路径度量值比较选择器1。路径距离计算器将当前支路的对 应码字根据选定的调制方式映射到某个星座点，并获取当前解调器的输出 符号计算两者之间的欧氏距离；路径度量值累加器将路径距离计算器计算 出的欧氏距离和路径度量值寄存器组1中存储的相应状态的度量值进行 相加，得到该支路的新度量值；路径度量值比较选择器对与之相关的两个 路径度量值累加器计算出的路径新度量值进行比较，.并选出一个路径度量 值较小的路径作为保留路径，输出这个度量值较小的路经的度量值，存入 路径度量值寄存器组2，同时给出一个保留路径指示信号，指出选择了哪 条路径作为保留路径；路径选择器用于选择一条度量值较小的路径作为幸存路径。所述的状态转移寄存器阵列为路径转移支路的每个节点设置了一 个寄存器，用于记录下该节点对应的路径度量值比较选择器输出的保留支路指示信息；所述的幸存路径回溯器与普通的维特比译码器中的回溯器相 同，从所有的保留路径中选择一条路径度量值最小的路径作为幸存路径， 并进行回溯，判决出该路径对应的每个码字，计算两者之间的欧氏距离。 本发明的具体解调译码过程为在幸存路径搜索器中，解调器的输出被送入每个加比选单元中。所述的路径距离计算器i0获取输入的解调结 果《W并与状态i的上一支路所对应的码字c^刷对应的星座点p",W」进行计算，求出它们的欧氏距离z'0) = (J (" — /0》2 = d(A;)2 — 2t/(/t)户O, /0) + Z0)2在上面的距离计算式中有两个平方操作和一个相乘操作以及两个相 加操作。其中《^的平方项是所有路径的公共项，因此在路径度量值的计 算中可以省去。p休^是星座图上某个点在x轴或者y轴上的投影，它的 值是在调制时人为设定的，因此为了计算的方便，我们将星座图上各点的 值用Q(8,3)格式来表示，这样距离计算式中的相乘可以分解成两次移位加 上一次相加，从而避免了乘法运算；同时，对于距离计算式右边的最后一项p^W的平方只有两种可能的取值，因此可以预先计算好，存于两个寄 存器中，再根据p化/^的值直接使用相应寄存器中的值代入式子进行计 算。经过上述的简化，上面的距离计算式的一次计算只需要两次相加和3 次移位即可实现。所述的路径距离计算器iO和路径距离计算器il分别计 算在状态i上，编码器输入0和1时得到的结果与当前信号序列的距离度
量值；所述的路径距离计算器j0和路径距离计算器jl分别计算在状态j上，编码器输入0和1时得到的结果与当前信号序列的距离度量值。所述的路径度量值累加器i0与路径距离计算器i0相连，他读取Sati 寄存器中存储的进入状态i的路径度量值，并将路径距离计算器i0的计算 结果加到这个度量值上，从而计算出在状态i的基础上输入0的路径总度 量值。相应的，所述的路径度量值累加器il和路径度量值累加器j0，路 径度量值累加器jl分别计算状态i基础上输入1的路径和状态j的基础上 输入0的路径，状态j的基础上输入1的路径的总度量值。所述的路径度量值比较选择器k与路径度量值累加器i0、路径度量值 累加器jO相连，比较两个累加器中计算出的路径度量值的大小，选择一 个度量值较小的路径作为保留路径，并将这个度量值写入satm寄存器， 同时输出一个保留支路指示信号，以指明与状态m相连的两个路径，哪 个路径是保留路径，当保留路径是从状态i来时，这个指示信号为O，当 保留路径是从状态j来时，这个指示信号为l。同样的，所述的路径度量 值比较选择器l与路径度量值累加器il，路径度量值累加器jl相连，为状 态l选择一个保留路径，写入satn中，并输出一个保留支路指示信号。所述的状态转移寄存器阵列用于记录每个状态，在路径的每个节点上 的状态转移关系。它与路径度量值计算和累加比较选择器相连，将路径度 量值计算和累加比较选择器中的路径度量值比较选择器的保留支路指示 信号写入寄存器阵列中对应的寄存器中。以约束长度为7的巻积码为例， 共有64个状态，且路径长度为40，寄存器的位宽只需要l位，这样这个 阵列需要的寄存器空间为40*64bit。所述的幸存路径回溯器查询最终状态的度量值寄存器组，比较寄存器 组中的各寄存器的度量值，找出度量值度量值最小的状态，再从状态转移 寄存器阵列中的查询相应状态的寄存器中标记的保留支路指示信号，由此判断出进入该状态的路径上一节点的状态，由此往复，从路径的终点一直 向前追溯，最终解出这个序列最相近的编码序列，实现对解调信号的译码 判决。综上所述，本发明的联合解调译码装置，简化了解调器的工作，在解 调器中去除了判决模块，并改进了幸存路径搜索器中的路径距离计算器， 避免了在解调判决过程中造成的信息丢失，使得译码判决输出的序列与接 收到信息序列最接近，同时在处理的复杂度上，本发明与传统的解调译码 器处理复杂度相近。
权利要求
1、一种应用于无线传感网的联合解调译码装置，其特征在于该装置至少包括解调器、幸存路径搜索器、状态转移寄存器阵列、幸存路径回溯器；解调器用于对射频接收链路解调出的基带信号进行处理，解调出信号I，Q两路符号；幸存路径搜索器对解调出的符号进行处理，比较它与所有可能的路径之间的距离，并保留一条距离最短的路径作为幸存路径；状态转移寄存器阵列用于存储路径转移状态；幸存路径回溯器对幸存路径进行回溯，判出发送序列。
2、 如权利要求1所述的一种应用于无线传感网的联合解调译码装 置，其特征在于所述的幸存路径搜索器包括路径度量值寄存器组和与路径 度量值寄存器组相连的加比选单元。
3、 如权利要求2所述的一种应用于无线传感网的联合解调译码装 置，其特征在于所述的加比选单元包括路径距离计算器、路径度量累加器、 路径比较选择器和路径选择器；路径距离计算器用于计算当前解调出符号 与特定星座点之间欧氏距离；路径度量累加器用于计算整个路径度量值； 路径比较选择器用于比较两个指向同一状态的路径度量值，并选择一条路 径度量值较小的路径作为保留路径；路径选择器用于选择一条度量值较小 的路径作为幸存路径。
4、 如权利要求3所述的一种应用于无线传感网的联合解调译码装置， 其特征在于所述的路径距离计算器直接对解调出的I， Q两路符号中包含 的多个信息位作为 一个整体进行距离计算。
5、 如权利要求1所述的一种应用于无线传感网的联合解调译码装置， 其特征在于所述的解调器只进行对数据的解调，省去了对数据进行判决的 功能，将I、 Q两路符号中包含的多个信息位作为一个整体。
全文摘要
本发明公开了一种应用于无线传感网的联合解调译码装置，它至少包括解调器、幸存路径搜索器、状态转移寄存器阵列、幸存路径回溯器；解调器用于对射频接收链路解调出的基带信号进行处理，解调出信号I，Q两路符号；幸存路径搜索器对解调出的符号进行处理，比较它与所有可能的路径之间的距离，并保留一条距离最短的路径作为幸存路径；状态转移寄存器阵列用于存储路径转移状态；幸存路径回溯器对幸存路径进行回溯，判出发送序列。本发明与传统的装置相比，省去了解调部分的判决，避免了信息的损失，同时简化了解调和译码处理。
文档编号H04L12/28GK101119129SQ20071007061
公开日2008年2月6日 申请日期2007年8月30日 优先权日2007年8月30日
发明者万溢萍, 刘海涛, 华 姜, 建 姜, 孙德云, 张宇宁, 施玉松, 邱云周, 晨 陈 申请人:中科院嘉兴中心微系统所分中心