Устройство и способ нормализации величин показателей в компонентном декодере в системе подвижной связи

 

Изобретение относится к устройству итеративного декодирования и способу для системы подвижной связи, в частности к устройству и способу нормализации величины показателей, накопленной в компонентном декодере. Способ нормализации величин показателей в декодере, который использует множество величин показателей следующего состояния, причем каждая упомянутая величина показателя имеет, по меньшей мере, величину показателя маршрута сохранения работоспособности и величину показателя конкурентного маршрута, заключается в том, что обнаруживают величины показателей маршрута сохранения работоспособности (конкурентного маршрута) из величин показателей, обнаруживают минимальную величину показателя маршрута сохранения работоспособности (конкурентного маршрута) из обнаруженных величин показателей маршрута сохранения работоспособности, определяют, превышает ли обнаруженная минимальная величина показателя маршрута сохранения работоспособности (конкурентного маршрута) пороговую величину, и, если минимальная величина показателя маршрута сохранения работоспособности (конкурентного маршрута) превышает пороговую величину, вычитают минимальную величину показателя маршрута сохранения работоспособности из величин показателей и для величины показателя конкурентного маршрута - вычитают заданную величину нормализации из величин показателей для того, чтобы вывести нормализованные величины показателей. 5 с.п. ф-лы, 10 ил.

Область техники, к которой относится изобретение.

Настоящее изобретение относится вообще к устройству итеративного декодирования и способу для системы подвижной связи и, в частности, к устройству и способу нормализации величины показателя, накопленной в компонентном декодере итеративного декодера в системе подвижной связи.

Уровень техники

Обычно итеративное декодирование используется в системах подвижной связи, таких, как IMT-2000 (или МДКР-2000 (множественный доступ с кодовым разделением каналов)) и УСМС (универсальная система мобильной связи), которые используют турбокод. Также итеративное декодирование используется в системах космической связи и системах спутниковой связи, которые используют составные сверточные коды, составные блочные коды и коды произведения. Техническая область итеративного декодирования относится к программному решению и оптимальной производительности кода с коррекцией ошибок.

Фиг.1 изображает обычный итеративный декодер, содержащий два компонентных декодера. Ссылаясь на фиг.1, первый компонентный декодер 101 принимает входное кодовое слово X_k, которое является систематической информацией, избыточные биты Y_1k, подаваемые из демультиплексора 107 (который демультиплексирует входные избыточные биты Y_k, которые являются информацией контроля по четности), и первую внешнюю информацию Ext. Первый компонентный декодер 101 выполняет декодирование относительно принятых сигналов для того, чтобы вывести первично декодированный сигнал, относящийся к результатам декодирования. Декодированный сигнал состоит из компонента X_k кодового слова и компонента второй внешней информации. Перемежитель 103 перемежает первично декодированный сигнал. Второй компонентный декодер 105 принимает первично декодированный сигнал, выведенный из перемежителя 103, и избыточный бит Y_2k, подаваемый из демультиплексора 107. Второй компонентный декодер 105 декодирует принятый первично декодированный сигнал и избыточный бит Y_2k для того, чтобы вывести вторично декодированный сигнал, включающий компонент первой внешней информации. Кроме того, второй компонентный декодер 105 подает внешнюю информацию Ext в первый компонентный декодер 101 через обращенный перемежитель 109.

Фиг.2 изображает подробную блок-схему компонентного декодера. Ссылаясь на фиг.2, компонентный декодер 101 включает в себя узел 113 вычисления показателя ветви (ВПВ) для выполнения вычисления показателя ветви и узел 115 суммирования и сравнения и выбора (ССВ) для выполнения вычисления показателя и сравнения в каждом состоянии для того, чтобы выбрать маршрут, имеющий меньше ошибок.

Обычно такой итеративный декодер вычисляет величину M_t показателя в соответствии с уравнением 1 ниже.

где M_t: накопленная величина показателя за время t,

U_t: кодовое слово для систематического бита,

X_tj: кодовое слово для избыточного бита,

Y_yj: принятая величина для канала (систематическая+избыточная),

Lc: величина надежности канала, и

L(u_t): априорная величина надежности за время t.

Из уравнения 1 можно заметить, что с каждым вычислением показателя величина M_t показателя непрерывно увеличивается, благодаря второй, третьей и четвертой составляющим. В частности, накапливание большой величины надежности канала, т.е. внешней информации, имеющей информацию результата декодирования, вызывает переполнение. Поэтому для реализации технического обеспечения величины показателей должны иметь величину в пределах определенного диапазона для того, чтобы исключить проблему переполнения. Однако основной задачей итеративного декодера является выполнение итеративного декодирования для того, чтобы улучшить производительность декодирования (т.е. уменьшение ЧОБ (частоты ошибок по битам) или ЧОК (частоты ошибок по кадрам)). Но после последовательных итераций величины оценок могут возрастать для превышения этого определенного диапазона. Следовательно, если предполагается определенный диапазон для величин показателей при проектировании технического обеспечения декодера, будет возникать проблема, когда величина показателя превышает диапазон и создает проблему переполнения.

Сущность изобретения

Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа нормализации накопленных величин показателей каждого настоящего состояния для того, чтобы предотвратить генерацию переполнения или потери значимости в компонентном декодере для системы подвижной связи.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа нормализации величин показателей в маршруте сохранения работоспособности для того, чтобы предотвратить генерацию переполнения в системе подвижной связи.

Дополнительной другой задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа нормализации величин показателей в конкурентном маршруте для того, чтобы предотвратить генерацию потери точности в системе подвижной связи.

Для решения вышеприведенных и других задач, предлагается способ нормализации величин показателей в декодере, который использует множество величин показателей следующего состояния в состоянии переходного периода, имеющего настоящее состояние и следующее состояние, причем каждая величина показателя имеет величину показателя маршрута сохранения работоспособности, имеющую величину, равную или большую, чем величина показателя конкурентного маршрута. Способ заключается в том, что обнаруживают величины показателей маршрута сохранения работоспособности из величин показателей, обнаруживают минимальную величину показателя маршрута сохранения работоспособности из обнаруженных величин показателей маршрута сохранения работоспособности, определяют, превышает ли обнаруженная минимальная величина показателя маршрута сохранения работоспособности пороговую величину, и, если минимальная величина показателя маршрута сохранения работоспособности превышает пороговую величину, вычитают заданную величину нормализации из величин показателей для того, чтобы вывести нормализованные величины показателей.

Также предлагается способ нормализации величин показателей в декодере, который использует множество величин показателей следующего состояния в состоянии переходного периода, имеющего настоящее состояние и следующее состояние, причем каждая величина показателя имеет величину показателя маршрута сохранения работоспособности, имеющую величину, равную или большую, чем величина показателя конкурентного маршрута. Способ заключается в том, что обнаруживают величины показателей конкурентного маршрута из величин показателей, обнаруживают минимальную величину показателя конкурентного маршрута из обнаруженных величин показателей конкурентного маршрута, определяют, превышает ли обнаруженная минимальная величина показателя конкурентного маршрута пороговую величину, и, если минимальная величина показателя конкурентного маршрута превышает пороговую величину, вычитают заданную величину нормализации для того, чтобы вывести нормализованные величины показателей.

Краткое описание чертежей

Вышеприведенные и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из следующего подробного описания при рассмотрении вместе с сопровождающими чертежами, на которых:

Фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая обычный итеративный декодер, содержащий два компонентных декодера;

Фиг.2 - подробная блок-схема, иллюстрирующая компонентные декодеры фиг.1;

Фиг.3 - принципиальная схема, иллюстрирующая устройство нормализации величины показателя в ССВ компонентного декодера в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4А и фиг.4В изображают способ нормализации величин показателей в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - блок-схема, иллюстрирующая процедуру нормализации величины показателя в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.6 - принципиальная схема, иллюстрирующая устройство нормализации величины показателя в ССВ компонентного декодера в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7А и фиг.7В изображают способ нормализации величин показателей в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.8 - блок-схема, иллюстрирующая процедуру нормализации величины показателя в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления.

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения будет описан здесь ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи. В следующем описании хорошо известные функции или конструкции не описаны подробно, так как они затеняли бы изобретение излишней подробностью.

Компонентный декодер, в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя узел 113 вычисления показателя ветви и узел 115 нормализации. Узел 113 вычисления показателя ветви выполняет вычисление показателя ветви относительно принятой внешней информации, кодового слова и избыточных бит и подает свои выходные сигналы в узел 115 нормализации. Узел 115 нормализации принимает величины показателей из узла 113 вычисления показателя ветви и выполняет суммирование, сравнение и выбор (ССВ) относительно величин показателей маршрута сохранения работоспособности и величин показателей конкурентного маршрута. Кроме того, если величины состояния величин показателей маршрута сохранения работоспособности или величин показателей конкурентного маршрута превышают пороговую величину, узел 115 нормализации нормализует величины показателей с помощью вычитания из них определенной величины.

Имеются два способа нормализации накопленных величин показателей в соответствии с настоящим изобретением. Первый способ использует накопленные величины показателей маршрута сохранения работоспособности, а второй способ использует накопленные величины показателей конкурентного маршрута.

А. Первый вариант осуществления

Сначала со ссылкой на фиг.3 и фиг.4 будет описан первый способ нормализации. Фиг.3 изображает, для длины К=3 ограничения, как узел 115 нормализации переходит в следующее состояние в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг.4 изображает величины состояний, изображенных на фиг.3. Устройство нормализации величины показателя, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, будет описано со ссылкой на фиг.3 и фиг.4. Здесь "величины показателей" относятся к множеству величин показателей, причем каждая включает в себя пару величин показателей маршрута сохранения работоспособности и величин показателей конкурентного маршрута.

Для К=3 число памятей равно 2, а число возможных состояний равно 4. Каждое состояние включает в себя величину показателя маршрута сохранения работоспособности "Sur" и величину показателя конкурентного маршрута "Cpt". Величины показателей маршрута сохранения работоспособности и величины показателей конкурентного маршрута следующего состояния определяются с помощью суммирования их показателей ветвей с показателем маршрута сохранения работоспособности и показателем конкурентного маршрута при переходе в следующее состояние. Величины показателей, просуммированные с величинами показателей ветвей, сравниваются с выбранной большей величиной так, чтобы определить величину показателя следующего состояния. Здесь показатель сохранения работоспособности является показателем маршрута сохранения работоспособности. Несмотря на то, что показатель конкурентного маршрута никогда не выбирается, он непрерывно переходит вместе с показателем маршрута сохранения работоспособности. Несмотря на то, что фиг.3 изображает переход между состояниями, имеющими одинаковый индекс состояния, индекс следующего состояния может изменяться в соответствии с характеристиками компонентного декодера. Величины показателей настоящего состояния подаются в связанные сумматоры 301. Устройство 117 сравнения обнаруживает величины показателей маршрута сохранения работоспособности Sur из величин показателей настоящего состояния. После обнаружения величин показателей маршрута сохранения работоспособности Sur устройство 117 сравнения выбирает минимальную величину Sur, Sur_min из обнаруженных величин Sur и подает выбранную вычитаемую величину Sur_min в сумматоры 301 (как указано отрицательным знаком на фиг.3). Здесь вычитание может быть выполнено только, когда величина Sur_min превышает пороговую величину. Это для того, чтобы избежать выполнения вычитания, когда величины Sur уже являются малыми. Сумматоры 301 вычитают величину Sur_min из соответствующих величин Sur для того, чтобы вывести нормализованные величины показателей Sur. На фиг.4А величина Sur состояния S1 является минимальной величиной Sur. Как изображено на фиг.4В, величины Sur соответствующих состояний S0-S3 уменьшаются с помощью вычитания из них величины Sur_min.

Фиг.5 изображает способ нормализации накопленных величин показателей в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Ссылаясь на фиг.5, устройство 117 сравнения обнаруживает величины показателей Sur для четырех настоящих состояний при операции 401. После обнаружения величин показателей Sur устройство 117 сравнения обнаруживает минимальную величину Sur, Sur_min, из величин показателей Sur при операции 403. После обнаружения величин Sur и величины Sur_min при операциях 401 и 403 устройство 117 сравнения передает вычитаемую величину Sur_min из соответствующих величин Sur для нормализации величин Sur при операции 405, и обычные операции суммирования, сравнения и выбора выполняются при операции 407.

В. Второй вариант осуществления

Со ссылкой на фиг.6 и фиг.8 будет описан второй способ нормализации. Фиг.6 изображает структуру узла 115 нормализации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Второй способ нормализации, изображенный на фиг.8, является способом нормализации с использованием величин показателей конкурентного маршрута, в то время как первый способ нормализации, изображенный на фиг.3, является способом нормализации с использованием величин показателей маршрута сохранения работоспособности. Как утверждалось выше, величины показателей конкурентного маршрута имеют меньшие значения, чем величины показателей маршрута сохранения работоспособности. Это из-за того, что величины показателей конкурентного маршрута имеют больше компонентов ошибки, чем величины показателей маршрута сохранения работоспособности. Фиг.7А и 7В изображают величины показателей конкурентного маршрута для наихудшего случая для удобства объяснения. В отличие от показателя маршрута сохранения работоспособности показатель конкурентного маршрута не имеет проблемы переполнения. Это из-за того, что величины показателей конкурентного маршрута имеют меньшие значения, чем величины показателей маршрута сохранения работоспособности. Однако в наихудшем случае показатель конкурентного маршрута может иметь проблему потери значимости, как изображено на фиг.7А и фиг.7В. Структура узла нормализации для предотвращения потери значимости будет описана со ссылкой на фиг.6. Второй вариант осуществления будет описан для длины ограничения К=3, как в первом варианте осуществления.

Величины показателей Sur и величины показателей Cpt настоящего состояния подаются в связанные сумматоры 301. Устройство 303 сравнения контролирует величины показателей Cpt для того, чтобы обнаружить величины показателей Cpt, переходящие в следующие состояния. После обнаружения величин показателей Cpt устройство 303 сравнения обнаруживает минимальную величину показателя Cpt, Cpt_min.

После обнаружения величины Cpt_min устройство 303 сравнения определяет, превышает ли величина Cpt_min пороговую величину. Если величина Cpt_min превышает пороговую величину, устройство 303 сравнения подает на сумматоры 301 конкретную величину уровня (далее называемую величиной нормализации), определенную посредством компьютерного моделирования, для того, чтобы вычесть величину нормализации из всех величин показателей, таким образом, чтобы вывести результирующие нормализованные величины показателей в соответствующие следующие состояния. Фиг.7А и фиг.7В изображают процесс нормализации для случая, если пороговая величина равна -64, а величина нормализации равна 64. Здесь отмечается, что величины показателей Sur нормализованы для определенного уровня, а величины показателей Cpt не имеют потери значимости.

Фиг.8 изображает способ нормализации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Ссылаясь на фиг.8, устройство 303 сравнения обнаруживает накопленные величины показателей Cpt соответствующих состояний при операции 501. После обнаружения накопленных величин показателей Cpt устройство 303 сравнения обнаруживает минимальную величину показателя Cpt, Cpt_min из величин показателей Cpt при операции 502. После обнаружения минимальной величины показателя Cpt, Cpt_min устройство 303 сравнения определяет при операции 503, превышает ли величина Cpt_min пороговую величину. Если величина Cpt_min превышает пороговаую величину, устройство 303 сравнения подает заданную величину нормализации в устройства 301 вычитания для того, чтобы вычесть величину нормализации из всех величин показателей, таким образом, чтобы вывести нормализованные величины показателей в следующие состояния. После этого обычные операции суммирования, сравнения и выбора выполняются в следующем переходном состоянии при операции 507. Однако, если величина Cpt_min меньше, чем пороговая величина при операции 503, устройство 303 сравнения не выполняет нормализацию для того, чтобы предотвратить потерю значимости, и переходит к операции 507 для того, чтобы выполнить обычные операции суммирования, сравнения и выбора в следующем переходном состоянии.

Как описано выше, изобретение может предотвратить ошибки переполнения и потери значимости с помощью нормализации накопленных величин показателей, таким образом делая возможным увеличение эффективности использования памяти.

Несмотря на то, что изобретение изображено и описано со ссылкой на его определенный предпочтительный вариант осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения по форме и деталям могут быть сделаны в нем, не выходя за рамки объема и сущности изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ нормализации величин показателей в декодере, который использует множество величин показателей следующего состояния, причем каждая упомянутая величина показателя имеет, по меньшей мере, величину показателя маршрута сохранения работоспособности и величину показателя конкурентного маршрута, заключающийся в том, что обнаруживают величины показателей маршрута сохранения работоспособности из величин показателей, обнаруживают минимальную величину показателя маршрута сохранения работоспособности из обнаруженных величин показателей маршрута сохранения работоспособности, определяют, превышает ли обнаруженная минимальная величина показателя маршрута сохранения работоспособности пороговую величину, и, если минимальная величина показателя маршрута сохранения работоспособности превышает пороговую величину, вычитают минимальную величину показателя маршрута сохранения работоспособности из величин показателей для того, чтобы вывести нормализованные величины показателей.

2. Устройство для нормализации величин показателей в декодере, который использует множество величин показателей следующего состояния, причем каждая упомянутая величина показателя имеет, по меньшей мере, величину показателя маршрута сохранения работоспособности и величину показателя конкурентного маршрута, содержащее устройство сравнения для обнаружения величин показателей маршрута сохранения работоспособности из величин показателей, обнаружения минимальной величины показателя маршрута сохранения работоспособности из обнаруженных величин показателей маршрута сохранения работоспособности и вывода минимальной величины показателя маршрута сохранения работоспособности, если обнаруженная минимальная величина показателя маршрута сохранения работоспособности превышает пороговую величину, и устройство вычитания для вычитания минимальной величины показателя маршрута сохранения работоспособности из величин показателей.

3. Способ нормализации величин показателей в декодере, который использует множество величин показателей следующего состояния, причем каждая упомянутая величина показателя имеет, по меньшей мере, величину показателя маршрута сохранения работоспособности и величину показателя конкурентного маршрута, заключающийся в том, что обнаруживают величины показателей конкурентного маршрута из величин показателей, обнаруживают минимальную величину показателя конкурентного маршрута из обнаруженных величин показателей конкурентного маршрута, определяют, превышает ли обнаруженная минимальная величина показателя конкурентного маршрута пороговую величину, и, если минимальная величина показателя конкурентного маршрута превышает пороговую величину, вычитают заданную величину нормализации из величин показателей для того, чтобы вывести нормализованные величины показателей.

4. Устройство для нормализации величин показателей в декодере, который использует множество величин показателей следующего состояния, причем каждая упомянутая величина показателя имеет, по меньшей мере, величину показателя маршрута сохранения работоспособности и величину показателя конкурентного маршрута, содержащее устройство сравнения для обнаружения величин показателей конкурентного маршрута из величин показателей, обнаружения минимальной величины показателя конкурентного маршрута из обнаруженных величин показателей конкурентного маршрута и вывода эталонной величины показателя конкурентного маршрута, если обнаруженная минимальная величина показателя конкурентного маршрута превышает пороговую величину, и устройство вычитания для вычитания эталонной величины показателя из величин показателей.

5. Способ нормализации величин показателей в декодере, который использует множество величин показателей следующего состояния, причем каждая упомянутая величина показателя имеет, по меньшей мере, величину показателя маршрута сохранения работоспособности и величину показателя конкурентного маршрута, заключающийся в том, что обнаруживают величины показателей маршрута сохранения работоспособности из величин показателей, обнаруживают минимальную величину показателя маршрута сохранения работоспособности из обнаруженных величин показателей маршрута сохранения работоспособности, определяют, превышает ли обнаруженная минимальная величина показателя маршрута сохранения работоспособности пороговую величину, и, если минимальная величина показателя маршрута сохранения работоспособности превышает пороговую величину, вычитают минимальную величину показателя маршрута сохранения работоспособности из величин показателей, для того, чтобы вывести нормализованные величины показателей, обнаруживают величины показателей конкурентного маршрута из величин показателей, обнаруживают минимальную величину показателя конкурентного маршрута из обнаруженных величин показателей конкурентного маршрута, определяют, превышает ли обнаруженная минимальная величина показателя конкурентного маршрута пороговую величину, и, если минимальная величина показателя конкурентного маршрута превышает пороговую величину, вычитают заданную величину нормализации из величин показателей, для того, чтобы вывести нормализованные величины показателей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10