高可靠的Turbo译码器后向边界初始化方法技术

一种高可靠的Turbo译码器后向边界初始化方法，包括：同时结合训练序列和迭代之间边界传递的方法，将第k‑1次迭代时的第i个译码窗口起始位置的β边界值进行存储，在第k次迭代时将上一次迭代时第i个窗口起始位置的β边界值传递给第i‑2个译码窗口对应的训练窗口作为其β边界初始值，通过训练窗口的后向递归计算产生第i‑2个译码窗口的β边界初始值，其中i≥3。本发明专利技术可适用于多种通信标准，且同时结合了训练序列和迭代之间的边界传递，相对于现有方案，在高码率下可以使用更小的滑动窗窗口实现同样的性能，而且在并行译码架构下，可以大量的减少存储状态度量信息的存储器开销。

【技术实现步骤摘要】
高可靠的Turbo译码器后向边界初始化方法
本专利技术属于无线通信领域中的信道编译码领域，更具体地涉及Turbo译码器的译码方法，尤其是一种适用于分量译码器采用log-map算法或max-log-map算法的Turbo译码器的高可靠Turbo译码器后向边界初始化方法。
技术介绍
为了提高无线通信的传输可靠性，一般在通信系统中采用前向信道编码技术。1993年，C.Berrou，A.Glavieux和P.Thitimajshima首先提出Turbo码的概念，Turbo码是一种并行级联卷积码，Turbo编码器中使用了两个并行的卷积码分量编码器，其中第二个分量码的输入信息序列会经过随机交织器的处理，然后进行卷积编码，编码后的信息会进行复用并进行打孔处理，以提高码率。Turbo码的提出是信道编码领域中里程碑式的突破，以其可以逼近香农极限的优异性能引起了学者们的广泛关注和研究，基于迭代的思想迅速在无线通信领域中得到普遍应用，比如迭代接收机和基于迭代方法的信道估计等。由于Turbo码性能可以逼近香农极限，因此被多个无线通信标准采用作为前向纠错编码方案，比如高速下行分组接入(HighSpeedDownloadPacketAccess，HSDPA)协议、第三代合作伙伴(3rdGenerationPartnershipProject，3GPP)组织的长期演进(LongTermEvolution，LTE)协议。同时Turbo码已逐渐被应用到卫星通信等系统中。在Turbo码的应用中，接收端的译码器为了避免存储整个码块的状态度量，减少存储器的使用，一般采用滑动窗算法。为了提高传输效率，Turbo编码方案中一般都采用打孔技术删除校验比特以提升码率，在3GPPLTE系统中码率最高可达0.95。删除的校验比特对应的对数似然比(LogLikelihoodRatios，LLR)用0来填充，由于大量有效的LLR信息被删除，会导致明显的译码性能损失。传统方法通过增加训练序列长度和译码窗口长度，来提升高码率下的性能，但会导致存储器开销和译码延迟增加。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术为了解决现有技术方案在采用滑动窗算法的译码算法时，在高码率下存在性能下降明显的问题，特别提出了一种高可靠的Turbo译码器后向β边界初始化方法。具体地，本专利技术提出了一种Turbo译码器后向边界初始化方法，其特征在于，包括以下步骤：同时结合训练序列和迭代之间边界传递的方法，将第k-1次迭代时的第i个译码窗口起始位置的β边界值进行存储，在第k次迭代时将上一次迭代时第i个窗口起始位置的β边界值传递给第i-2个译码窗口对应的训练窗口作为其β边界初始值，通过训练窗口的后向递归计算产生第i-2个译码窗口的β边界初始值，其中i为自然数，i≥3。其中，在第一次迭代中，除最后一个译码窗口外，译码窗口的边界初始值只通过训练序列产生，训练序列的β初始值设置为等概率值。其中，在每次迭代时，从第三个译码窗口开始到最后一个译码窗口，需要将这些译码窗口的头部起始位置的β边界值存储到SMP存储器中。其中，在第二次及后续的迭代中，对第一个译码窗口的训练序列而言，其β边界初始值设置为上一次迭代时SMP存储器中保存的第三个译码窗口的β边界初始值。其中，最后两个译码窗口不需要上次迭代传递的边界值作为训练序列的边界初始值。其中，所述Turbo译码器采用log-map译码算法或max-log-map译码算法的分量译码器。本专利技术还提供了一种Turbo译码器后向边界初始化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，进行数据分窗，假设码块长度为N，窗口的长度为W，则共有个译码窗口，其中表示向上取整，N和W均为正整数；训练序列的长度和译码窗口长度一致均为W；步骤S2，在第一次迭代时，先同时进行前向递归计算和训练序列的后向递归计算，由此通过前向递归计算得到前向递归状态度量α，并将其存储到后进先出存储器，通过训练序列的后向递归计算得到译码窗口的β边界初始值；然后开始译码窗口内的后向递归计算，在后向递归计算的过程中，将得到的β边界初始值和从后进先出存储器中取出的α值送给对数似然比计算单元计算对应比特的对数似然比值；当第一个译码窗口内的所有比特的对数似然比值都计算结束后，计算下一个译码窗口，并重复上面操作；从第三个译码窗口开始，将译码窗口的头部起始位置的β值存储到SMP存储器中，用来在下一次迭代中作为相依训练序列的β边界初始值；步骤S3，在第二次迭代时，将上一次迭代时存储在SMP存储器中第i个窗口头部起始位置的β边界初始值传递给第i-2个译码窗口对应的训练序列作为其β边界初始值，其中i为自然数，且i≥3；步骤S4，重复上述步骤S3直到达到固定迭代次数，译码结束。其中，步骤2在第一次迭代中，所述训练序列的后向递归β的边界初始值都设置为等概率的值。其中，对第个窗口而言，即倒数第二个译码窗口，其训练序列的边界初始值就是整个网格图的β边界初始值，不需要上次迭代的边界值；对第个窗口而言，即最后一个译码窗口，没有训练序列，同样不需要上次迭代的边界值；但是两个窗口的头部起始位置的β值需传递给下一次迭代。从上述技术方案可知，和现有的边界初始化方案相比，本专利技术的方案同时需要训练序列和迭代间的边界传递，在第一次迭代时译码窗口的训练序列长度为L，但在第二次迭代时译码序列的训练长度可以认为是3L，当第三次迭代时训练长度为6L。随着迭代次数增加训练序列的等效长度迅速增加，所以该方案计算产生的后向β边界可靠性更高，这样在达到同样误码率的情况下可以使用更小的译码窗口，从而减少了存储器的开销；本专利技术可以同时适用于分量译码器采用log-map译码算法和max-log-map译码算法的Turbo译码器，可以适用于多种通信标准。和现有技术方案相比，在同样的误码率条件下，该方案大大降低了存储器开销；可以同时适用于分量译码器采用log-map译码算法和max-log-map译码算法的Turbo译码器，可以适用于多种通信标准；在高码率下可以使用更小的滑动窗窗口实现同样的性能，而且在并行译码架构下，可以大量的减少存储状态度量信息的存储器开销。附图说明图1为对译码过程中窗口划分的说明图；图2为本专利技术的边界初始化方法的操作示意图；图3为使用该方法的Turbo译码器中分量译码器的原理架构图；图4为将该方法应用于3GPPLTE系统中码块长度6144、码率为0.95时的误码率仿真图；图5为在3GPPLTE系统的Turbo译码器中应用该方案的误码率仿真图。具体实施方式Turbo译码器借鉴了电子电路中反馈的概念，采用了一种迭代译码架构，通过在两个软输入/软输出(SISO)分量译码器之间交换外信息的方式进行多次迭代译码，译码结束进行硬判决输出译码结果。出于性能和复杂度的综合考虑，译码算法一般采用max-log-MAP算法。其中αk和βk分别是前向递归状态度量和后向递归状态度量，γk(s’，s)表示的是从状态s’跳转到状态s的分支度量。前向递归状态度量αk和后向递归状态度量βk可以通过以下递归公式进行计算：αk(s)≈max(αk-1(s′0)+γk(s′0，s)，αk-1(s′1)+λk(s′1，s))(2)βk(s)≈max(βk+1(s0)+γk+1(s′，s0)，βk+1(s本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Turbo译码器后向边界初始化方法，其特征在于，包括以下步骤：同时结合训练序列和迭代之间边界传递的方法，将第k‑1次迭代时的第i个译码窗口起始位置的β边界值进行存储，在第k次迭代时将上一次迭代时第i个窗口起始位置的β边界值传递给第i‑2个译码窗口对应的训练窗口作为其β边界初始值，通过训练窗口的后向递归计算产生第i‑2个译码窗口的β边界初始值，其中i为自然数，i≥3。

【技术特征摘要】
1.一种Turbo译码器后向边界初始化方法，其特征在于，包括以下步骤：同时结合训练序列和迭代之间边界传递的方法，将第k-1次迭代时的第i个译码窗口起始位置的β边界值进行存储，在第k次迭代时将上一次迭代时第i个窗口起始位置的β边界值传递给第i-2个译码窗口对应的训练窗口作为其β边界初始值，通过训练窗口的后向递归计算产生第i-2个译码窗口的β边界初始值，其中i为自然数，i≥3。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一次迭代中，除最后一个译码窗口外，译码窗口的边界初始值只通过训练序列产生，训练序列的β初始值设置为等概率值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每次迭代时，从第三个译码窗口开始到最后一个译码窗口，需要将这些译码窗口的头部起始位置的β边界值存储到SMP存储器中。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二次及后续的迭代中，对第一个译码窗口的训练序列而言，其β边界初始值设置为上一次迭代时SMP存储器中保存的第三个译码窗口头部起始位置的β边界值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最后两个译码窗口不需要上次迭代传递的边界值作为训练序列的边界初始值。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Turbo译码器采用log-map译码算法或max-log-map译码算法的分量译码器。7.一种Turbo译码器后向边界初始化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，进行数据分窗，假设码块长度为N，窗口的长度为W，则共有个译码窗口，其中表示向上...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振，杨乐，申山山，吴斌，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11