| 小值的差不超过2(K-1)。由此可以知道度量跨度的最小二进制比特数为[log2(2(K-1))]。当K=9时,可以用5比特二进制位来运算和存储每一步的度量。事实上,这一结论也可以从状态转移情况推得。假设在第i步某一状态具有最大度量且为2(K-1)+1+M(设最小度量为M),根据式(1)、(2)的度量递推规则,在第i-1步必有相邻连续两状态的度量大于2(K-1)-2+M,在第i-2步必有连续4个状态的度量大于2(K-1)-4+M,在第i-S步必有连续2S个连续状态的度量大于2(K-1)-2×S+M,那么在第i-(K-1)步必有连续2(K-1)个连续状态的度量大于M,而对约束度为K的卷积码其总状态数只有2K-1个,总存在一个最小状态度量不大于M,从而导出矛盾,因此度量跨度最大值不可能超过2(K-1)。
2.2 度量值更新
(1)计算每一个可能路径的每一步的距离值。(2)计算各条路径的累计值。(3)选择并且保存累加值最小的那条路径。(4)保存该条被选出的路径轨迹。在传统的Viterbi译码算法中,译码状态的转移导致度量的读出和写入地址不同,这使得度量的更新复杂化,尤其是在用DSP硬件实现时需要大的存储空间或降低了处理能力。如果能够使度量的读出与写入地址相同,就可使存储空间减小一半或使译码速度提高一倍。通过研究可以发现,译码过程中的状态转移具有很好的规律性,如果建立了转移后的新状态与转移前的老状态的地址映射关系,就可使度量迭代在原位进行。即新状态的度量是由能够转移到达的两个相邻老状态的度量经过“加比选”运算获得的。由于转移前后的状态(地址)不同,度量的读出与写入不能在同一地址进行,也不能在同一片存储器内进行(会破坏其它状态的度量),必需配置相同的读和写空间(各2K-1个字单元),并在每产生一位译码输出后交换读写空间,达到更新度量的目的。这在实现时既不方便,又耗费资源。但如果我们将新状态的度量放回老状态地址中,至少不会破坏其它状态的度量。规定:新状态的内容放回老状态的单元中,构成原位运算。
2.3 回溯
当接收完一帧数据后,添加尾比特强迫网格图的最后一个状态为0状态,回溯就是从最后一个状态(0状态)开始,反向追踪最大似然路径,完成原始数据的译码。
该步中具体实现技巧:按常规,新状态的总的路径值是老状态的总的路径值(L比特)左移一位后加上当前一步路径值,这就需要先读出L比特数据,做一次移位操作,再写入L比特数据,这样若单纯用DSP编程来实现,则很耗费内存。在我们所设计的测试平台中,设法将该步用硬件来实现。这样,在整个平台的设计中,我们利用了ARM存储数据的特点。对RAM的读写比特数为2L。由于RAM的功耗正比于单位时间内的读写比特数,我们设法减少每一次路径更新所需的读写比特数。研究译码路径中各状态转移可以发现,路径信息已经隐含在状态信息中,因此没有必要保存这一步路径信息,而是要保存真正的“转移”信息,即经过“加比选”选出的新状态是由哪一个老状态转移来的。有了这种“转移”信息就不难逐步回溯到前L步,作出译码输出判决。规定:如果新状态0A K-2A K-3…A 2A 1是由老状态A K-2A K-3…A 2A 10转移来的(经过了“加比选”运算),则路径转移为“0”:如果是由老状态A K-2A K-3…A 2A 11转移来的,则路径转移为“1”;如果新状态1A K-2A K-3…A 2A 1是由老状态A K-2A K-3…A 2A 10转移来的,则路径转移为“0”;如果是由老状态A K-2A K-3…A 2A 11转移来的,则路径转移为“1”。根据这个规定,每一步各状态的路径转移值唯一确定了前一步的各对应的状态,从而可以方便地进行路径保存与回溯,更重要的是,每个状态路径的更新只需写1个比特路径。
3.1 Viterbi译 |