基于维特比算法的FM0编码的解码方法技术

一种基于维特比算法的FM0编码的解码方法，包括对解码电路的输入信号形成分支度量；计算累积度量；记录状态跳转关系；回溯解码四个步骤，为使用FM0编码的无线通信系统提供一种硬件可实现且性能较优的解码算法，在存在噪声的情况下，提供较高的系统通信成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线数字通信中的信号解码，特别是一种基于维特比算法的FMO编码的解码方法。
技术介绍
维特比算法是一种基于最大似然估计法实现噪声信道中信号解码的方法。自1967年提出以来，获得了长足的发展，现已广泛地应用在了个人移动通信、网络调制解码器、卫星通信和家庭无线网络等现代通信系统中。尽管对于不同的编码种类，维特比算法的实现方法各有差异，但是，维特比算法在不同编码种类中实现时的核心思想是一致的。使用维特比算法的解码器根据先验的编码规则得到各个状态下前向(时间上从前至后)路径的累积度量，判断状态的跳转关系，再根据累积度量的大小，以及编码中确定的冗余信息，进行反向(时间上从后往前)回溯，从而译出编码信息。简言之，维特比算法的核心是利用确定的编码规则，进行前向累加比较选择和反向回溯。这种前后向互相配合的解码方式，可以在特定的信噪比条件下，提供较好的误码率特性。FMO编码是数字通信领域中，一种较为常见的信号编码方式。因其编码规则简单、对称，编解码电路的硬件开销较小，因而被广泛应用在了各类低功耗号的无线通信系统中，例如射频识别(Radio Frequency Identification,简称 RFID)和近场通信(Near FieldCommunication,简称NFC)等。近年来,随着这些无线通信系统逐渐应用到仓储、运输、零售、门禁和小额电子支付等领域，FMO编码已经遍及了现代生活的各个角落。参考图I 是 FMO 编码的编码规则。其中，S1 (101)、S2 (102), S3 (103), S4 (104)是FMO编码中的4种码元符号(或称为4种状态)。每一个符号的周期时间为T，幅度为±1。对于一个周期为T的输入编码信号，逻辑“O”所对应的状态为S2 (102)和S3 (103)，逻辑“I”所对应的状态为SI (101)和S4 (104)。这4种状态间的跳转规则(105)如下I)当前的状态为SI (101)时，若下一个编码信号为逻辑“0”，则下一个状态跳转到S3 (103);若下一个编码信号为逻辑“1”，则下一个状态跳转到S4 (104)。2)当前的状态为S2 (102)时，若下一个编码信号为逻辑“0”，则下一个状态保持52(102)不变；若下一个编码信号为逻辑“1”，则下一个状态跳转到SI (101)。3)当前的状态为S3 (103)时，若下一个编码信号为逻辑“0”，则下一个状态保持53(103)不变；若下一个编码信号为逻辑“1”，则下一个状态跳转到S4 (104)。4)当前的状态为S4 (104)时，若下一个编码信号为逻辑“0”，则下一个状态跳转到S2 (102);若下一个编码信号为逻辑“1”，则下一个状态跳转到SI (101)。目前，FMO编码的解码电路通常使用码元相关算法来实现。这一算法通过比较输入信号同各个码元符号之间的相似度，判断输入信号对应的编码值。采用码元相关算法的解码电路硬件开销较小，适合于低成本的便携式无线通信设备。然而，由于相关算法在解码的过程中，难以完整地利用FMO编码在4种状态间跳转时两两对称的编码规则，解码效率存3在提闻的空间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为使用FMO编码的无线通信系统提供一种基于维特比算法的FMO编码的解码方法，该解码方法是一种硬件可实现且性能较优的解码算法。能在解码电路输入信号受到噪声干扰的条件下，降低解码的误码率，获得较好的通信成功率。实现这一目的的核心方法是根据FMO编码已知的特殊状态跳转规则，应用维特比算法前向累加比较选择和反向回溯的核心思想，译出输入的编码信号。本专利技术具体的技术解决方案如下一种基于维特比算法的FMO编码的解码方法，其特点在于，该解码方法包括下列步骤①对解码电路的输入信号形成分支度量解码电路对源码进行采样获得相应的输入信号的按比特顺序依次与FMO编码的四种状态的码兀符号SI (1,1)、S2 (I, — 1)、S3 ( 一1，1)、S4 (- 1，一 I)进行逐次相乘后相加构成输入信号依信号比特顺序的分支度量表；②计算累积度量根据FMO编码特定的状态跳转规则，将解码电路连续的输入信号当前比特所对应的某一状态(SI、S2、S3、S4)的可能的前态的分支度量进行比较，选择具有较大分支度量的前态的分支度量与该状态当前比特下的分支度量进行相加得到所述的当前比特该状态的累积度量，形成累积度量表；③记录状态跳转关系根据累积度量，比较前一比特下符合FMO编码状态跳转规则的两种累积度量的结果，选择其中较大的一个累积度量，作为当前比特当前状态的跳转前态；当两种累积度量结果相等时，任选一个作当前比特当前状态的跳转前态，形成状态跳转关系记录表；④回溯解码根据设定的回溯深度D，在完成解码电路连续的输入信号的第X比特的形成分支度量、计算累积度量、记录状态跳转关系后，从第X比特的最大似然解码状态，根据连续D比特的状态跳转关系，选择第Χ-D+l比特中记录的跳转前态所对应的编码值，作为第X-D比特的解码值。所述的输入信号是FMO编码的数字信号，或在FMO编码信号基础上增加冗余前导比特的数字信号，或在FMO编码信号基础上增加冗余收尾比特的数字信号，或在FMO编码信号基础上同时增加冗余前导比特和冗余收尾比特的数字信号，或将FMO编码信号作为整体信号的一部分，而其余部分不使用FMO编码的数字信号。所述的输入信号采样，对于一个比特的输入信号，其采样次数为2次或2~欠，其中N为大于I的正整数。所述的前一比特下符合FMO编码状态跳转规则的两种状态的累积度量，当所计算的输入比特为连续输入码流的首比特时，在不存在前导冗余比特的情况下，首比特4个状态前一比特的累积度量全为“0”，或4个其它相等的数值。所述的第X比特的最大似然解码状态，是第X比特4个累积度量中数值最大的一个所对应的状态，或第X比特4个累积度量中数值最大的几个状态中任意一个所对应的状态。所述的回溯深度D为大于或等于I的正整数。当所述的回溯深度D和第X比特之和大于全部源码长度时，通过减少回溯深度的方式进行解码，或通过硬判决的方式进行解码，或通过增加全O冗余输入信号的方式进行解码。附图说明图I是FMO编码的波形映射和状态跳转示意图；图2是无前导和收尾冗余信息时，6比特连续信号的源码、及其对应的FMO编码波形、解码电路输入和FMO编码4个状态下的分支度量示意图；图3是无前导和收尾冗余信息时，6比特连续信号的源码、及其对应的FMO编码波形、解码电路输入、FMO编码4个状态下的分支度量、累积度量示意图；图4是无前导和收尾冗余信息时，6比特连续信号的源码、及其对应的FMO编码波形、解码电路输入、FMO编码4个状态下的累积度量、状态跳转关系示意图；图5是无前导和收尾冗余信息时，6比特连续信号的源码、及其对应的FMO编码波形、解码电路输入、FMO编码4个状态下的累积度量、状态跳转关系、解码结果示意图；图6是以存在噪声条件下的信号输入为例，本专利技术具体实施方式的介绍示意图。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。一种基于维特比算法的FMO编码的解码方法，特点在于该解码方法包括以下四个步骤I)形成分支度量所述分支度量指的是解码电路连续的输入信号同码元符号之间的相似程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于维特比算法的FM0编码的解码方法，其特征在于，该解码方法包括下列步骤：①对解码电路的输入信号形成分支度量：解码电路对源码进行采样获得相应的输入信号的按比特顺序依次与FM0编码的四种状态的码元符号S1（1，1）、S2（1，－1）、S3（－1，1）、S4（－1，－1）进行逐次相乘后相加构成输入信号依信号比特顺序的分支度量表；②计算累积度量：根据FM0编码特定的状态跳转规则，将解码电路连续的输入信号当前比特所对应的某一状态（S1、S2、S3、S4）的可能的前态的分支度量进行比较，选择具有较大分支度量的前态的分支度量与该状态当前比特下的分支度量进行相加得到所述的当前比特该状态的累积度量,形成累积度量表；③记录状态跳转关系：根据累积度量，比较前一比特下符合FM0编码状态跳转规则的两种累积度量的结果，选择其中较大的一个累积度量，作为当前比特当前状态的跳转前态；当两种累积度量结果相等时，任选一个作当前比特当前状态的跳转前态，形成状态跳转关系记录表；④回溯解码：根据设定的回溯深度D，在完成解码电路连续的输入信号的第X比特的形成分支度量、计算累积度量、记录状态跳转关系后，从第X比特的最大似然解码状态，根据连续D比特的状态跳转关系，选择第X？D+1比特中记录的跳转前态所对应的编码值，作为第X？D比特的解码值。...

【技术特征摘要】
1.一种基于维特比算法的FMO编码的解码方法，其特征在于，该解码方法包括下列步骤 ①对解码电路的输入信号形成分支度量解码电路对源码进行采样获得相应的输入信号的按比特顺序依次与FMO编码的四种状态的码兀符号SI (1,1)、S2 (I, — 1)、S3 (— I,1)、S4 (- 1，一 I)进行逐次相乘后相加构成输入信号依信号比特顺序的分支度量表； ②计算累积度量根据FMO编码特定的状态跳转规则，将解码电路连续的输入信号当前比特所对应的某一状态(SI、S2、S3、S4)的可能的前态的分支度量进行比较，选择具有较大分支度量的前态的分支度量与该状态当前比特下的分支度量进行相加得到所述的当前比特该状态的累积度量，形成累积度量表； ③记录状态跳转关系根据累积度量，比较前一比特下符合FMO编码状态跳转规则的两种累积度量的结果，选择其中较大的一个累积度量，作为当前比特当前状态的跳转前态；当两种累积度量结果相等时，任选一个作当前比特当前状态的跳转前态，形成状态跳转关系记录表； ④回溯解码根据设定的回溯深度D，在完成解码电路连续的输入信号的第X比特的形成分支度量、计算累积度量、记录状态跳转关系后，从第X比特的最大似然解码状态，根据连续D比特的状态跳转关系，选择第Χ-D+l比特中记录的跳转前态所对应的编码值，作为第X-D比特的解码值。2.根据权利要求I所述的基于维特比算法的FMO编码的解码方法，其特征在于，所述的输入信号是FMO编码的数字信号，或在FMO...

【专利技术属性】
技术研发人员：车文毅，
申请(专利权)人：上海坤锐电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：