專利名稱：應用于無線傳感網(wǎng)的聯(lián)合解調(diào)譯碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于建筑密集城區(qū)的高速圖像傳輸系統(tǒng)，尤其涉及 其中的解調(diào)和譯碼裝置。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，由于無線信道的不確定性，同時為了增加無線網(wǎng) 絡的覆蓋范圍，通常在調(diào)制解調(diào)之外需要加入信道編解碼裝置。已有的解 調(diào)和譯碼裝置結(jié)構(gòu)見圖1，它對于正交解調(diào)出的I和Q路都需要一個匹配濾波器進行相關(guān)解調(diào)，在最后還需要根據(jù)所選的調(diào)制方式選擇相應的判決 方法，判決的輸出還需要經(jīng)過一次并串變換，轉(zhuǎn)換成串行的數(shù)據(jù)流送入后 級的譯碼器。其中，所述的匹配濾波器，則是通過前面的導頻符號，估計 出信道響應，然后利用估計出的信道相應來對接收到的數(shù)據(jù)符號進行匹配濾波，以消除信道對數(shù)據(jù)符號的影響；所述的判決器，是根據(jù)所采用的調(diào)制方式，選擇相應的判決方法。對于QPSK，則直接將匹配濾波器的輸出作為判決的結(jié)果；對于16QAM，則有多種方式，與后級的譯碼配合使用，性能最好的是全軟判決輸出的方式，其判決方式可用下式表示<formula>formula see original document page 3</formula>所述的viterbi譯碼器則是根據(jù)選用的巻積碼編碼器的結(jié)構(gòu)，計算判決 出的序列與所有可能的序列之間的距離度量值，再從中選擇出一條距離度
量值最小的，即與接收到序列最相似的序列，作為譯碼的輸出。其中，所 述的路徑距離度量值可以分解到每一個支路上，對于其中的一個支路 (《。，《,)的距離度量值的計算式為<formula>formula see original document page 4</formula>其中，&2+、2是所有路徑的公共項，因此可以省去；另外，由于《。和 《'的值為±1，《°2+《的值恒定為2，對于所有路徑也相同，因此也可以 省去。 這樣￡", o可以化簡為±地± &)，兩個±的選取由《。，《'的正負 決定。由上面的計算式可以看出，距離度量值計算的是解調(diào)出的符號與星座 圖上某一個點的距離，判決出的結(jié)果只是其中的臨時結(jié)果，在譯碼器中還 是要把判決出的若干個符號組成一個符號，進行距離度量值計算。由于判 決時不可避免的會造成信息的損失，這樣根據(jù)判決結(jié)果計算出的距離度量 值與原始的度量值之間有誤差，這會造成系統(tǒng)性能的下降。另外，處理上 的反復還造成了系統(tǒng)復雜度的加重。本發(fā)明的目的在于提供一種應用于無線通信系統(tǒng)中解調(diào)和譯碼聯(lián)合操 作的聯(lián)合解調(diào)譯碼裝置。本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有解調(diào)和譯碼裝置存在的解調(diào)和譯碼操作復雜， 解調(diào)時判決易造成信息損失，導致解調(diào)和譯碼性能差的問題。為了達到上述的目的，本發(fā)明至少包括解調(diào)器、幸存路徑搜索器、 狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器陣列、幸存路徑回溯器；解調(diào)器用于對射頻接收鏈路解調(diào) 出的基帶信號進行處理，解調(diào)出信號I， Q兩路符號；幸存路徑搜索器對 解調(diào)出的符號進行處理，比較它與所有可能的路徑之間的距離，并保留一

發(fā)明內(nèi)容
條距離最短的路徑作為幸存路徑；狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器陣列用于存儲路徑轉(zhuǎn)移狀態(tài)；幸存路徑回溯器對幸存路徑進行回溯，判出發(fā)送序列。本發(fā)明不對解調(diào)和譯碼的處理進行區(qū)分，即去掉解調(diào)器中進行的判決 處理，并在譯碼器中直接計算解調(diào)的結(jié)果與星座圖上的點之間的歐氏距離 作為路徑的度量值，并從所有的可能路徑中尋找出一條最相近的路徑，這 樣可以避免在解調(diào)時造成的信息損失，同時也簡化了解調(diào)和譯碼的處理。


圖1為已有聯(lián)合解調(diào)譯碼裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為幸存路徑搜索器結(jié)構(gòu)圖。圖4為加比選單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖5為狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器陣列工作示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖2、圖3禾n圖4所示，本發(fā)明至少包括解調(diào)器、幸存路徑搜索器、 狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器陣列、幸存路徑回溯器。幸存路徑搜索器由二組路徑度量 值寄存器組和加比選單元組成。二組路徑度量值寄存器組為路徑度量值寄 存器組l、路徑度量值寄存器組2。所述的解調(diào)器將均衡后并行輸出的I、 Q兩路的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成I路符 號在前、Q路符號在后的串行數(shù)據(jù)流輸出，作為數(shù)據(jù)的解調(diào)結(jié)果送入后續(xù) 的處理模塊進行處理。在幸存路徑搜索器中，路徑度量值寄存器組1用于 存儲每個狀態(tài)點在某個時刻的路徑度量值，路徑度量值寄存器組2用于存
儲在路徑度量值寄存器組1的基礎上進行一次各支路的路徑度量值計算 和累加比較選擇之后得到的新的路徑度量值。路徑度量值寄存器組1或路徑度量值寄存器組2的長度由所選擇的巻 積編碼器的約束長度決定，本發(fā)明以約束長度為7的巻積編碼器為例說明。對于約束長度為7的巻積編碼器，路徑度量值寄存器組1或路徑度量 值寄存器組2的長度為64。路徑度量值寄存器組1或路徑度量值寄存器 組2中寄存器的位數(shù)由解調(diào)器輸出的I、 Q數(shù)據(jù)符號的位數(shù)以及路徑的長 度決定。在本發(fā)明的譯碼器中，路徑的計算深度為40， I、 Q數(shù)據(jù)符號的 位數(shù)為8位，這樣每個寄存器的位數(shù)需要16位。加比選單元以兩個狀態(tài)的路徑轉(zhuǎn)移和處理為一個基本的處理單元，它 接收解調(diào)器送入的軟判決數(shù)據(jù)，以路徑度量值寄存器組1中存儲的度量值 為基礎，計算解調(diào)出數(shù)據(jù)與兩個可能的路徑之間的距離，并選擇一條度量 值較小的路徑作為保留支路。對于寄存器組的長度為64的譯碼器，需要 32個加比選單元來進行處理。每個加比選單元結(jié)構(gòu)相同，均包括4個路 徑距離計算器、4個路徑度量值累加器、兩個路徑度量值比較選擇器和和 路徑選擇器。4個路徑距離計算器分別為路徑距離計算器i0、路徑距離計 算器jO、路徑距離計算器il和路徑距離計算器jl。 4個路徑度量值累加器 分別為路徑度量值累加器iO、路徑度量值累加器il、路徑度量值累加器jO 和路徑度量值累加器jl，兩個路徑度量值比較選擇器分別為路徑度量值比 較選擇器k、路徑度量值比較選擇器1。路徑距離計算器將當前支路的對 應碼字根據(jù)選定的調(diào)制方式映射到某個星座點，并獲取當前解調(diào)器的輸出 符號計算兩者之間的歐氏距離；路徑度量值累加器將路徑距離計算器計算 出的歐氏距離和路徑度量值寄存器組1中存儲的相應狀態(tài)的度量值進行 相加，得到該支路的新度量值；路徑度量值比較選擇器對與之相關(guān)的兩個 路徑度量值累加器計算出的路徑新度量值進行比較，.并選出一個路徑度量 值較小的路徑作為保留路徑，輸出這個度量值較小的路經(jīng)的度量值，存入 路徑度量值寄存器組2，同時給出一個保留路徑指示信號，指出選擇了哪 條路徑作為保留路徑；路徑選擇器用于選擇一條度量值較小的路徑作為幸存路徑。所述的狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器陣列為路徑轉(zhuǎn)移支路的每個節(jié)點設置了一 個寄存器，用于記錄下該節(jié)點對應的路徑度量值比較選擇器輸出的保留支路指示信息；所述的幸存路徑回溯器與普通的維特比譯碼器中的回溯器相 同，從所有的保留路徑中選擇一條路徑度量值最小的路徑作為幸存路徑， 并進行回溯，判決出該路徑對應的每個碼字，計算兩者之間的歐氏距離。 本發(fā)明的具體解調(diào)譯碼過程為在幸存路徑搜索器中，解調(diào)器的輸出被送入每個加比選單元中。所述的路徑距離計算器i0獲取輸入的解調(diào)結(jié) 果《W并與狀態(tài)i的上一支路所對應的碼字c^刷對應的星座點p",W」進行計算，求出它們的歐氏距離z'0) = (J (" — /0》2 = d(A;)2 — 2t/(/t)戶O, /0) + Z0)2在上面的距離計算式中有兩個平方操作和一個相乘操作以及兩個相 加操作。其中《^的平方項是所有路徑的公共項，因此在路徑度量值的計 算中可以省去。p休^是星座圖上某個點在x軸或者y軸上的投影，它的 值是在調(diào)制時人為設定的，因此為了計算的方便，我們將星座圖上各點的 值用Q(8,3)格式來表示，這樣距離計算式中的相乘可以分解成兩次移位加 上一次相加，從而避免了乘法運算；同時，對于距離計算式右邊的最后一項p^W的平方只有兩種可能的取值，因此可以預先計算好，存于兩個寄 存器中，再根據(jù)p化/^的值直接使用相應寄存器中的值代入式子進行計 算。經(jīng)過上述的簡化，上面的距離計算式的一次計算只需要兩次相加和3 次移位即可實現(xiàn)。所述的路徑距離計算器iO和路徑距離計算器il分別計 算在狀態(tài)i上，編碼器輸入0和1時得到的結(jié)果與當前信號序列的距離度
量值；所述的路徑距離計算器j0和路徑距離計算器jl分別計算在狀態(tài)j上，編碼器輸入0和1時得到的結(jié)果與當前信號序列的距離度量值。所述的路徑度量值累加器i0與路徑距離計算器i0相連，他讀取Sati 寄存器中存儲的進入狀態(tài)i的路徑度量值，并將路徑距離計算器i0的計算 結(jié)果加到這個度量值上，從而計算出在狀態(tài)i的基礎上輸入0的路徑總度 量值。相應的，所述的路徑度量值累加器il和路徑度量值累加器j0，路 徑度量值累加器jl分別計算狀態(tài)i基礎上輸入1的路徑和狀態(tài)j的基礎上 輸入0的路徑，狀態(tài)j的基礎上輸入1的路徑的總度量值。所述的路徑度量值比較選擇器k與路徑度量值累加器i0、路徑度量值 累加器jO相連，比較兩個累加器中計算出的路徑度量值的大小，選擇一 個度量值較小的路徑作為保留路徑，并將這個度量值寫入satm寄存器， 同時輸出一個保留支路指示信號，以指明與狀態(tài)m相連的兩個路徑，哪 個路徑是保留路徑，當保留路徑是從狀態(tài)i來時，這個指示信號為O，當 保留路徑是從狀態(tài)j來時，這個指示信號為l。同樣的，所述的路徑度量 值比較選擇器l與路徑度量值累加器il，路徑度量值累加器jl相連，為狀 態(tài)l選擇一個保留路徑，寫入satn中，并輸出一個保留支路指示信號。所述的狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器陣列用于記錄每個狀態(tài)，在路徑的每個節(jié)點上 的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系。它與路徑度量值計算和累加比較選擇器相連，將路徑度 量值計算和累加比較選擇器中的路徑度量值比較選擇器的保留支路指示 信號寫入寄存器陣列中對應的寄存器中。以約束長度為7的巻積碼為例， 共有64個狀態(tài)，且路徑長度為40，寄存器的位寬只需要l位，這樣這個 陣列需要的寄存器空間為40*64bit。所述的幸存路徑回溯器查詢最終狀態(tài)的度量值寄存器組，比較寄存器 組中的各寄存器的度量值，找出度量值度量值最小的狀態(tài)，再從狀態(tài)轉(zhuǎn)移 寄存器陣列中的查詢相應狀態(tài)的寄存器中標記的保留支路指示信號，由此判斷出進入該狀態(tài)的路徑上一節(jié)點的狀態(tài)，由此往復，從路徑的終點一直 向前追溯，最終解出這個序列最相近的編碼序列，實現(xiàn)對解調(diào)信號的譯碼 判決。綜上所述，本發(fā)明的聯(lián)合解調(diào)譯碼裝置，簡化了解調(diào)器的工作，在解 調(diào)器中去除了判決模塊，并改進了幸存路徑搜索器中的路徑距離計算器， 避免了在解調(diào)判決過程中造成的信息丟失，使得譯碼判決輸出的序列與接 收到信息序列最接近，同時在處理的復雜度上，本發(fā)明與傳統(tǒng)的解調(diào)譯碼 器處理復雜度相近。
權(quán)利要求
1、一種應用于無線傳感網(wǎng)的聯(lián)合解調(diào)譯碼裝置，其特征在于該裝置至少包括解調(diào)器、幸存路徑搜索器、狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器陣列、幸存路徑回溯器；解調(diào)器用于對射頻接收鏈路解調(diào)出的基帶信號進行處理，解調(diào)出信號I，Q兩路符號；幸存路徑搜索器對解調(diào)出的符號進行處理，比較它與所有可能的路徑之間的距離，并保留一條距離最短的路徑作為幸存路徑；狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器陣列用于存儲路徑轉(zhuǎn)移狀態(tài)；幸存路徑回溯器對幸存路徑進行回溯，判出發(fā)送序列。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種應用于無線傳感網(wǎng)的聯(lián)合解調(diào)譯碼裝 置，其特征在于所述的幸存路徑搜索器包括路徑度量值寄存器組和與路徑 度量值寄存器組相連的加比選單元。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種應用于無線傳感網(wǎng)的聯(lián)合解調(diào)譯碼裝 置，其特征在于所述的加比選單元包括路徑距離計算器、路徑度量累加器、 路徑比較選擇器和路徑選擇器；路徑距離計算器用于計算當前解調(diào)出符號 與特定星座點之間歐氏距離；路徑度量累加器用于計算整個路徑度量值； 路徑比較選擇器用于比較兩個指向同一狀態(tài)的路徑度量值，并選擇一條路 徑度量值較小的路徑作為保留路徑；路徑選擇器用于選擇一條度量值較小 的路徑作為幸存路徑。
4、 如權(quán)利要求3所述的一種應用于無線傳感網(wǎng)的聯(lián)合解調(diào)譯碼裝置， 其特征在于所述的路徑距離計算器直接對解調(diào)出的I， Q兩路符號中包含 的多個信息位作為 一個整體進行距離計算。
5、 如權(quán)利要求1所述的一種應用于無線傳感網(wǎng)的聯(lián)合解調(diào)譯碼裝置， 其特征在于所述的解調(diào)器只進行對數(shù)據(jù)的解調(diào)，省去了對數(shù)據(jù)進行判決的 功能，將I、 Q兩路符號中包含的多個信息位作為一個整體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應用于無線傳感網(wǎng)的聯(lián)合解調(diào)譯碼裝置，它至少包括解調(diào)器、幸存路徑搜索器、狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器陣列、幸存路徑回溯器；解調(diào)器用于對射頻接收鏈路解調(diào)出的基帶信號進行處理，解調(diào)出信號I，Q兩路符號；幸存路徑搜索器對解調(diào)出的符號進行處理，比較它與所有可能的路徑之間的距離，并保留一條距離最短的路徑作為幸存路徑；狀態(tài)轉(zhuǎn)移寄存器陣列用于存儲路徑轉(zhuǎn)移狀態(tài)；幸存路徑回溯器對幸存路徑進行回溯，判出發(fā)送序列。本發(fā)明與傳統(tǒng)的裝置相比，省去了解調(diào)部分的判決，避免了信息的損失，同時簡化了解調(diào)和譯碼處理。
文檔編號H04L12/28GK101119129SQ20071007061
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
發(fā)明者萬溢萍, 劉海濤, 華 姜, 建 姜, 孫德云, 張宇寧, 施玉松, 邱云周, 晨 陳 申請人:中科院嘉興中心微系統(tǒng)所分中心