WO2011155863A1 - Viterbi decoder with a channel for evaluating the current signal-to-noise ratio - Google Patents

Viterbi decoder with a channel for evaluating the current signal-to-noise ratio Download PDF

Info

Publication number
WO2011155863A1
WO2011155863A1 PCT/RU2010/000420 RU2010000420W WO2011155863A1 WO 2011155863 A1 WO2011155863 A1 WO 2011155863A1 RU 2010000420 W RU2010000420 W RU 2010000420W WO 2011155863 A1 WO2011155863 A1 WO 2011155863A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
output
signal
noise ratio
decoding
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000420
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Тимур Георгиевич КЕЛИН
Николай Афанасьевич ВАЖЕНИН
Дмитрий Алексеевич ПЯТКОВ
Original Assignee
Kelin Timur Georgievich
Vazhenin Nikolay Afanasievich
Pyatkov Dmitry Alekseevich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kelin Timur Georgievich, Vazhenin Nikolay Afanasievich, Pyatkov Dmitry Alekseevich filed Critical Kelin Timur Georgievich
Priority to US13/110,050 priority Critical patent/US8495480B2/en
Publication of WO2011155863A1 publication Critical patent/WO2011155863A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/63Joint error correction and other techniques
    • H03M13/6337Error control coding in combination with channel estimation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/37Decoding methods or techniques, not specific to the particular type of coding provided for in groups H03M13/03 - H03M13/35
    • H03M13/39Sequence estimation, i.e. using statistical methods for the reconstruction of the original codes
    • H03M13/41Sequence estimation, i.e. using statistical methods for the reconstruction of the original codes using the Viterbi algorithm or Viterbi processors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/37Decoding methods or techniques, not specific to the particular type of coding provided for in groups H03M13/03 - H03M13/35
    • H03M13/39Sequence estimation, i.e. using statistical methods for the reconstruction of the original codes
    • H03M13/41Sequence estimation, i.e. using statistical methods for the reconstruction of the original codes using the Viterbi algorithm or Viterbi processors
    • H03M13/4161Sequence estimation, i.e. using statistical methods for the reconstruction of the original codes using the Viterbi algorithm or Viterbi processors implementing path management

Abstract

A Viterbi decoder with a channel for evaluating the current signal-to-noise ratio which comprises, connected in series, a branch metrics calculation unit, a path metrics calculation and memory unit, a unit for generating an information symbol, and the following elements which are coupled to the path metrics calculation and memory unit: a minimal path metrics memory, a path metrics memory and a path memory, wherein the input of the device is the input of the branch metrics calculation unit, and the output of the device is the output of the unit for generating an information symbol, said Viterbi decoder being characterized in that it comprises, connected in series: a unit for evaluating the depth of decoding history at which all of the decoding paths converge, a unit for evaluating the signal-to-noise ratio, wherein the input of the unit for evaluating the depth of decoding history at which all of the decoding paths converge is connected to the second output of the path memory, while the first output of the unit for evaluating the signal-to-noise ratio is connected to the first control input of the branch metrics calculation unit and to the control input of the path metrics calculation and memory unit, the second output of the unit for evaluating the signal-to-noise ratio is connected to the second control input of the branch metrics calculation unit and is the output of the device at which, during operation of said device, a signal occurs which corresponds to an evaluation of the current signal-to-noise ratio. In addition, the unit for evaluating the depth of decoding history at which all of the decoding paths converge can be in the form of combinational logic units in a number which is equal to the decoding depth, while the number of inputs of each unit is equal to the number of convolutional encoder states, and a priority encoder with a number of inputs equal to the number of combinational logic units, wherein the output of each combinational logic unit is connected to the corresponding input of the priority encoder, and the input of the unit for evaluating the depth of decoding history at which all of the decoding paths converge serves as the inputs of the combinational logic units, while the output is the output of the priority encoder.

Description

«Декодер Витерби с каналом оценки текущего отношения сигнал-шум»  “Viterbi decoder with a channel for evaluating the current signal-to-noise ratio”
Область техники Technical field
Изобретение относится к области систем передачи информации и предназначено для измерения значения отношения сигнал-шум на входе декодера и адаптивного декодирования сверточных кодов с учетом текущего отношения сигнал-шум.  The invention relates to the field of information transmission systems and is intended to measure the value of the signal-to-noise ratio at the input of the decoder and adaptive decoding of convolutional codes taking into account the current signal-to-noise ratio.
Уровень техники State of the art
Сверточное кодирование-декодирование широко используется в спутниковых системах передачи информации, например, в каналах передачи данных спутниковых радионавигационных систем (GPS L5, GPS L2C, Galileo), а также в системах передачи дифференциальных поправок с геостационарных спутников (WAAS, EGNOS).  Convolutional coding-decoding is widely used in satellite information transmission systems, for example, in data transmission channels of satellite radio navigation systems (GPS L5, GPS L2C, Galileo), as well as in systems for transmitting differential corrections from geostationary satellites (WAAS, EGNOS).
Известны декодеры сверточных кодов, использующие алгоритм декодирования Витерби, например патенты США 4.802.174, 4.905.317, 5.432.803, 5.390.198.  Convolutional code decoders using the Viterbi decoding algorithm are known, for example, US patents 4.802.174, 4.905.317, 5.432.803, 5.390.198.
Недостатком указанных устройств является невозможность формирования оценки текущего значения отношения сигнал-шум на входе декодера.  The disadvantage of these devices is the inability to form an estimate of the current value of the signal-to-noise ratio at the decoder input.
Наиболее близким к заявленному решению является устройство по патенту США 4.802.174.  Closest to the claimed solution is the device according to US patent 4.802.174.
Его недостатком является невозможность формирования оценки текущего значения отношения сигнал-шум на входе декодера.  Its disadvantage is the inability to form an estimate of the current value of the signal-to-noise ratio at the decoder input.
Целью заявляемого решения является устранение недостатков известных устройств.  The aim of the proposed solution is to eliminate the disadvantages of the known devices.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Цель заявляемого решения достигается тем, что дополнительно введен канал измерения текущего значения отношения сигнал-шум, которое может быть использовано для индикации качества канала связи, для формирования сигнала перезапроса пакета данных в каналах с перезапросом, для выбора канала с лучшими показателями качества в многоканальных системах, для синхронизации декодера, для расчета реберных метрик (метрик переходов) в случае, если при декодировании учитываются параметры плотности распределения условных вероятностей, и для прочих нужд.  The goal of the proposed solution is achieved by the fact that an additional channel for measuring the current value of the signal-to-noise ratio is introduced, which can be used to indicate the quality of the communication channel, to generate a signal for re-requesting a data packet in channels with re-request, for selecting a channel with the best quality indicators in multi-channel systems, for synchronizing the decoder, for calculating edge metrics (transition metrics) if the decoding parameters of the distribution of conditional probabilities are taken into account, and for others d.
Предлагаемое устройство основывается на оценивании глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся. Данное устройство отличается: The proposed device is based on assessing the depth of the decoding history at which all decoding paths converge. This device is different:
- от устройств, учитывающих разность путевых метрик, тем, что обеспечивает независимость показаний от амплитуды входного сигнала;  - from devices that take into account the difference of the path metrics in that it ensures that the readings are independent of the amplitude of the input signal;
- от устройств с прямым оцениванием вероятности ошибки в канале (BER monitor), тем, что обеспечивает более широкий диапазон оцениваемых значений, как в области больших, так и в области малых отношений сигнал-шум.  - from devices with direct estimation of the probability of error in the channel (BER monitor), in that it provides a wider range of estimated values, both in the region of large and in the field of small signal-to-noise ratios.
Известные декодеры Витерби с каналом оценки текущего отношения сигнал-шум, включают в себя последовательно соединенные:  Known Viterbi decoders with a channel for estimating the current signal-to-noise ratio include serially connected:
- блок вычисления метрик переходов,  - unit of calculation of transition metrics,
- блок расчета метрик и памяти путей,  - block calculation of metrics and memory paths,
- блок формирования информационного символа,  - block forming an information symbol,
а также подключенные к блоку расчета метрик и памяти путей:  and also connected to the block for calculating metrics and memory paths:
- память минимальных метрик путей,  - memory of minimum path metrics,
- память метрик путей и  - memory of path metrics and
- память путей, причем входом устройства является вход блока вычисления метрик переходов, а выходом - выход блока формирования информационного символа.  - memory paths, and the input of the device is the input of the unit for calculating transition metrics, and the output is the output of the information symbol generation unit.
Заявляемое устройство, в отличие от известных декодеров содержит  The inventive device, in contrast to the known decoders contains
последовательно соединенные: connected in series:
- блок оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся,  - a unit for evaluating the depth of the decoding history at which all decoding paths converge,
- блок оценки отношения сигнал-шум,  - block signal-to-noise ratio estimation,
при этом вход блока оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, соединен с вторым выходом памяти путей, а первый выход блока оценки отношения сигнал-шум соединен с первым управляющим входом блока вычисления метрик переходов и управляющим входом блока расчета метрик и памяти путей, второй выход блока оценки отношения сигнал-шум соединен со вторым  the input of the unit for estimating the depth of the decoding history at which all decoding paths converge is connected to the second output of the path memory, and the first output of the unit for evaluating the signal-to-noise ratio is connected to the first control input of the unit for calculating the transition metrics and the control input of the unit for calculating the metrics and path memory , the second output of the signal-to-noise ratio estimator is connected to the second
управляющим входом блока вычисления метрик переходов и является выходом the control input of the transition metric calculation block is the output
устройства, на который при его работе выдаётся сигнал, соответствующий оценке текущего отношения сигнал-шум. the device to which during its operation a signal is issued corresponding to the assessment of the current signal-to-noise ratio.
Описание рисунков Description of drawings
На Фиг. 1 приведена структурная схема заявленного устройства.  In FIG. 1 shows a structural diagram of the claimed device.
На Фиг. 2 приведен вариант технической реализации блока оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся (7). На Фиг. 3 показана возможная техническая реализация блока комбинационной логики (7.1.x). In FIG. Figure 2 shows a variant of the technical implementation of the block for estimating the depth of the decoding history, on which all decoding paths converge (7). In FIG. Figure 3 shows a possible technical implementation of the combinational logic block (7.1.x).
На Фиг. 4 приведен вариант технической реализации блока оценки отношения сигнал-шум (8).  In FIG. 4 shows a variant of the technical implementation of the signal-to-noise ratio estimator (8).
Фиг. 5 поясняет логику использования данных из памяти путей для оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, и порядок подключения входов блоков комбинационной логики (7.1.x) к ячейкам памяти путей (6).  FIG. 5 explains the logic of using the data from the path memory to estimate the depth of the decoding history at which all decoding paths converge, and the order of connecting the inputs of the combinational logic blocks (7.1.x) to the path memory cells (6).
На Фиг. 6 приведен график зависимости, связывающей битовое отношение сигнал- шум (Ει Νο) со средней текущей глубиной истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, Lt. In FIG. Figure 6 shows a graph of the relationship connecting the signal-to-noise bit ratio (Ει Νο) with the average current depth of the decoding history, at which all decoding paths converge, L t .
Осуществление изобретения The implementation of the invention
Известные декодеры Витерби с каналом оценки текущего отношения сигнал-шум, могут быть реализованы (Фиг. 1) в виде последовательно соединенных:  Known Viterbi decoders with a channel for estimating the current signal-to-noise ratio can be implemented (Fig. 1) in the form of series-connected:
- блока вычисления метрик переходов (1),  - unit of calculation of transition metrics (1),
- блока расчета метрик и памяти путей (2),  - block calculation of metrics and memory paths (2),
- блока формирования информационного символа (3).  - block forming the information symbol (3).
К блоку расчета метрик и памяти путей (2) подключены:  The following are connected to the block for calculating metrics and memory of paths (2):
- память минимальных метрик путей (4),  - memory of minimum path metrics (4),
- память метрик путей (5),  - memory of path metrics (5),
- память путей (6),  - memory paths (6),
причем входом устройства является вход блока вычисления метрик переходов (1), а выходом - выход блока формирования информационного символа (3).  moreover, the input of the device is the input of the block of calculation of transition metrics (1), and the output is the output of the block of formation of the information symbol (3).
Заявляемое устройство, содержит последовательно соединенные:  The inventive device contains serially connected:
- блок оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся (7),  - a unit for evaluating the depth of the decoding history at which all decoding paths converge (7),
- блок оценки отношения сигнал-шум (8),  - unit for evaluating the signal-to-noise ratio (8),
при этом вход блока оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, (7) соединен со вторым выходом (6.В) памяти путей (6), а первый выход (8. А) блока оценки отношения сигнал-шум (8) соединен с первым управляющим входом (1.А) блока вычисления метрик переходов (1) и управляющим входом блока расчета метрик и памяти путей (2), второй выход (8. В) блока оценки отношения сигнал-шум соединен со вторым управляющим входом (1.В) блока вычисления метрик переходов (1) и является выходом устройства, на который при его работе выдаётся сигнал, соответствующий оценке текущего отношения сигнал-шум къ = Eb/No. the input of the block for estimating the depth of the decoding history at which all decoding paths converge (7) is connected to the second output (6.B) of the path memory (6), and the first output (8. A) of the block for evaluating the signal-to-noise ratio (8 ) is connected to the first control input (1.A) of the transition metrics calculation unit (1) and the control input of the metrics and path memory calculation unit (2), the second output (8. B) of the signal-to-noise ratio estimation unit is connected to the second control input ( 1.B) block calculation of transition metrics (1) is the output of the device, to which, during its operation, a signal is generated corresponding to the estimate of the current signal-to-noise ratio къ = Eb / No.
Вариантом реализации заявленного устройства является устройство, в котором блок оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, (7) выполнен (Фиг. 2) в виде:  An embodiment of the claimed device is a device in which the unit for evaluating the depth of the decoding history, on which all decoding paths converge, (7) is made (Fig. 2) in the form:
- группы (7.1) блоков комбинационной логики (7.1.1-7.1.L), количество которых равно глубине декодирования, а количество входов каждого блока равно числу состояний сверточного кодера М, и  - groups (7.1) of combinational logic blocks (7.1.1-7.1.L), the number of which is equal to the decoding depth, and the number of inputs of each block is equal to the number of states of the convolutional encoder M, and
- приоритетного шифратора (7.2), количество входов которого равно количеству блоков комбинационной логики (7.1.1-7.1.L),  - priority encoder (7.2), the number of inputs of which is equal to the number of blocks of combinational logic (7.1.1-7.1.L),
причем выход каждого блока комбинационной логики (7.1.x) соединен с  moreover, the output of each block of combinational logic (7.1.x) is connected to
соответствующим входом приоритетного шифратора (7.2), входом блока оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, (7) являются входы блоков комбинационной логики (7.1.х), а выходом - выход приоритетного шифратора (7.2). the corresponding input of the priority encoder (7.2), the input of the block for evaluating the depth of the decoding history at which all decoding paths converge, (7) are the inputs of the combinational logic blocks (7.1.x), and the output is the output of the priority encoder (7.2).
Вариант реализации блока комбинационной логики (7.1.x) на основе типовых логических элементов приведен на Фиг. 3.  An embodiment of a combinational logic block (7.1.x) based on typical logic elements is shown in FIG. 3.
Другим вариантом реализации заявленного устройства является устройство, в котором блок оценки отношения сигнал-шум (8) (Фиг. 4) выполнен в виде  Another embodiment of the claimed device is a device in which the signal-to-noise ratio estimator (8) (Fig. 4) is made in the form
последовательно соединенных: connected in series:
- блока усреднения (8.1),  - averaging block (8.1),
- блока нелинейного преобразования (8.2) и  - a block of nonlinear transformation (8.2) and
- порогового устройства (8.3),  - threshold device (8.3),
причем выход порогового устройства (8.3) соединен с управляющим входом блока усреднения (8.1) и является первым выходом (8. А) блока оценки отношения сигнал-шум (8), на который при его работе выдаётся бинарный сигнал, являющийся признаком аномальной работы декодера, а вторым его выходом (8. В) является выход блока нелинейного преобразования (8.2), на который при его работе выдаётся сигнал, соответствующий оценке текущего отношения сигнал-шум.  moreover, the output of the threshold device (8.3) is connected to the control input of the averaging block (8.1) and is the first output (8. A) of the signal-to-noise ratio estimator (8), to which a binary signal is issued during its operation, which is a sign of abnormal operation of the decoder, and its second output (8. V) is the output of the nonlinear conversion unit (8.2), to which, during its operation, a signal is generated corresponding to the estimate of the current signal-to-noise ratio.
Заявленное устройство функционирует следующим образом (Фиг.1).  The claimed device operates as follows (Figure 1).
Набор отсчетов d соответствующих принятому пакету канальных символов, поступает на вход блока вычисления метрик переходов (1), где на основе принятой реализации отсчетов производится расчет метрик переходов для всех возможных состояний на решетчатой диаграмме с учетом плотности распределения условных вероятностей, дисперсия которой определяется из оцененного значения отношения сигнал-шум на входе декодера, поступающего на вход 1.В. The set of samples d corresponding to the received packet of channel symbols arrives at the input of the transition metrics calculation block (1), where, based on the adopted implementation of the samples, transition metrics are calculated for all possible states on the trellis diagram taking into account the density of the distribution of conditional probabilities, the variance of which is determined from the estimated value of the signal-to-noise ratio at the input of the decoder fed to input 1.V.
Вычисленный набор метрик переходов поступает на вход блока расчета метрик и памяти путей (2), где происходит пересчет матрицы минимальных метрик путей, матрицы метрик переходов и матрицы памяти путей в соответствии с алгоритмом Витерби.  The calculated set of transition metrics is input to the block for calculating metrics and path memory (2), where the matrix of minimum path metrics, the matrix of transition metrics, and the path memory matrix are recalculated in accordance with the Viterbi algorithm.
Результаты пересчета записываются в запоминающие устройства, представленные на Фиг. 1 блоками: память минимальных метрик путей (4), память метрик путей (5), память путей (6).  The conversion results are recorded in the storage devices shown in FIG. 1 blocks: memory of minimum path metrics (4), memory of path metrics (5), memory of paths (6).
Блок формирования информационного символа (3) на основе данных из блоков памяти путей (6) и памяти метрик путей (5) формирует решение Ьк о декодированном информационном символе, которое является информационным выходным сигналом декодера.  The information symbol generating unit (3), based on the data from the path memory blocks (6) and the path metrics memory (5), forms a decision bk on the decoded information symbol, which is the information output signal of the decoder.
Кроме того, из блока памяти путей (6) на каждом шаге декодирования считываются данные о состоянии каждой ячейки матрицы путей, хранящейся в этом блоке, и передаются в блок оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, (7), схема которого приведена на Фиг.2.  In addition, data on the state of each cell of the path matrix stored in this block is read from the path memory block (6) at each decoding step and transmitted to the block for estimating the depth of the decoding history at which all decoding paths converge (7), the diagram of which shown in figure 2.
Блок оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, (7) содержит группу блоков комбинационной логики (7.1) и приоритетный шифратор (7.2).  The block for evaluating the depth of the decoding history at which all decoding paths converge (7) contains a group of combinational logic blocks (7.1) and a priority encoder (7.2).
В блоке оценки глубины истории декодирования, на которой все пути  In the block for evaluating the depth of the decoding history, on which all the paths
декодирования сходятся, (7) бинарные данные, соответствующие содержанию ячеек каждого столбца матрицы путей, подаются на соответствующие входы блоков decoding converge, (7) binary data corresponding to the contents of the cells of each column of the path matrix are fed to the corresponding inputs of the blocks
комбинационной логики (7.1.х), где х=1...L, a L - максимальная глубина истории декодирования (окно декодирования), которой соответствует количество столбцов в матрице путей. combinational logic (7.1.x), where x = 1 ... L, and L is the maximum depth of the decoding history (decoding window), which corresponds to the number of columns in the path matrix.
Предполагается, что в матрице памяти путей в каждой ячейке хранится бинарный символ, соответствующий текущей оценке информационного символа, приводящего декодер в соответствующее состояние на решетчатой диаграмме.  It is assumed that a binary symbol is stored in the path memory matrix in each cell, corresponding to the current estimate of the information symbol, which brings the decoder to the corresponding state on the trellis diagram.
Возможная реализация блоков комбинационной логики (7.1.x) на основе типовых логических устройств приведена на Фиг.З.  A possible implementation of combinational logic blocks (7.1.x) based on typical logic devices is shown in Fig.Z.
На вход каждого блока комбинационной логики поступают данные от  The input of each block of combinational logic receives data from
соответствующего столбца матрицы памяти путей. corresponding column of the path memory matrix.
Количество входов каждого блока комбинационной логики совпадает с числом состояний на решетчатой диаграмме и равно М=2К'1 , где К- длина кодового ограничения используемого кодового слова. The number of inputs of each block of combinational logic coincides with the number states on the trellis diagram and is equal to M = 2 K'1 , where K is the length of the code constraint of the codeword used.
На выходе каждого блока комбинационной логики (7.1.х) формируется логический «0», если все бинарные символы в соответствующем столбце матрицы путей одинаковые, и логическая «1», если хотя бы один символ отличается от других.  At the output of each block of combinational logic (7.1.x), a logical “0” is generated if all binary characters in the corresponding column of the path matrix are the same, and a logical “1” if at least one character is different from the others.
Данная операция поясняется схемой, приведенной на Фиг.5.  This operation is illustrated by the circuit shown in Fig.5.
Количество блоков комбинационной логики равно максимальной разрешенной глубине истории декодирования, (количеству столбцов матрицы памяти путей) L, при этом для определенности блок комбинационной логики 7.1.1 соответствует минимальной глубине истории декодирования 1, а блок комбинационной логики 7.1.L соответствует максимальной глубине истории декодирования L.  The number of combinational logic blocks is equal to the maximum allowed depth of the decoding history, (the number of columns of the path memory matrix) L, while for definiteness, combinational logic block 7.1.1 corresponds to the minimum depth of decoding history 1, and combinational logic block 7.1.L corresponds to the maximum depth of decoding history L .
Как видно из данной фигуры, текущая глубина истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, может быть определена путем определения  As can be seen from this figure, the current depth of the decoding history at which all decoding paths converge can be determined by determining
максимального номера блока комбинационной логики (7.1.x) (крайнего левого), на выходе которого имеется логическая «1 ». the maximum block number of combinational logic (7.1.x) (leftmost), at the output of which there is a logical "1".
Эту операцию выполняет приоритетный шифратор (7.2), который выделяет логическую «1» в старшем разряде параллельного кода, сформированного выходами блоков комбинационной логики (7.1.x), и формирует бинарный код соответствующий двоичному номеру данного разряда, который определяет текущую глубину истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, Lt. This operation is performed by the priority encoder (7.2), which selects the logical “1” in the highest bit of the parallel code generated by the outputs of the combinational logic blocks (7.1.x), and generates a binary code corresponding to the binary number of this bit, which determines the current decoding history depth, by which all decoding paths converge, L t .
Приоритетный шифратор (7.2) может быть реализован, например, на основе интегральной микросхемы К555ИВЗ (зарубежный аналог 74147).  Priority encoder (7.2) can be implemented, for example, on the basis of the integrated circuit K555IVZ (foreign analogue 74147).
Сигнал с выхода приоритетного шифратора, являющийся выходным сигналом блока оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, поступает на вход блока оценки отношения сигнал-шум (8), который содержит  The signal from the output of the priority encoder, which is the output signal of the block for estimating the depth of the decoding history at which all decoding paths converge, is fed to the input of the block for evaluating the signal-to-noise ratio (8), which contains
последовательно соединенные блок усреднения (8.1), блок нелинейного преобразования (8.2) и пороговое устройство (8.3). the averaging unit (8.1), the nonlinear conversion unit (8.2) and the threshold device (8.3) are connected in series.
Причем выход порогового устройства (8.3) соединен с управляющим входом блока усреднения (8.1).  Moreover, the output of the threshold device (8.3) is connected to the control input of the averaging block (8.1).
Схема реализации блока оценки отношения сигнал-шум (8) приведена на Фиг.4. The implementation diagram of the unit for evaluating the signal-to-noise ratio (8) is shown in FIG. 4.
Блок усреднения (8.1) осуществляет усреднение на заданном интервале времени сформированной оценки глубины истории декодирования, на которой все пути The averaging block (8.1) averages over a given time interval the generated estimate of the depth of the decoding history, on which all paths
декодирования сходятся. decoding converge.
Величина интервала усреднения обычно выбирается больше, чем максимальная глубина истории декодирования L. The value of the averaging interval is usually selected more than the maximum depth of decoding history L.
Блок нелинейного преобразования (8.2) преобразует сигнал, сформированный на выходе блока усреднения (8.1), в сигнал, соответствующий текущему значению  The nonlinear conversion block (8.2) converts the signal generated at the output of the averaging block (8.1) into a signal corresponding to the current value
отношения сигнал-шум. signal to noise ratio.
Пример амплитудной характеристики блока нелинейного преобразования (8.2), полученной на основе моделирования на ЭВМ для сверточного кода со скоростью R=\/2 и кодовым ограничением К=7, приведен на Фиг.6.  An example of the amplitude characteristic of the non-linear transformation block (8.2) obtained on the basis of computer simulation for a convolutional code with a speed of R = \ / 2 and a code constraint of K = 7 is shown in FIG. 6.
Данная характеристика позволяет по измеренной глубине истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, Lt определять соответствующее ей отношение сигнал-шум на входе декодера. This characteristic allows the measured depth of the decoding history at which all decoding paths converge, L t to determine the corresponding signal-to-noise ratio at the decoder input.
Эта зависимость может быть получена экспериментально или на основе  This dependence can be obtained experimentally or based on
моделирования для каждого типа декодера. simulation for each type of decoder.
Пороговое устройство (8.3) формирует на своем выходе логический уровень «1», в случае, если значение оценки отношения сигнал-шум на его входе ниже заданного порога, если же значение отношения сигнал-шум выше порогового, то на выходе порогового устройства (8.3) будет сформирован логический уровень «0».  The threshold device (8.3) generates a logic level “1” at its output, if the value of the signal-to-noise ratio at its input is lower than a predetermined threshold, if the signal-to-noise ratio is higher than the threshold, then the output of the threshold device (8.3) logical level “0” will be generated.
Таким образом, фиксируется факт критически большой глубины истории  Thus, the fact of a critically great depth of history is recorded.
декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, свидетельствующий либо о появлении ошибок, кратность которых превышает корректирующую способность кода, либо о неправильной синхронизации. decoding, on which all decoding paths converge, indicating either the appearance of errors, the multiplicity of which exceeds the corrective ability of the code, or incorrect synchronization.
Сигнал с выхода порогового устройства (8.3) поступает на управляющий вход блока усреднения (8.1), где в случае логического уровня «1» на этом входе осуществляется сброс блока усреднения (8.1) и установка нулевого значения его выходного сигнала.  The signal from the output of the threshold device (8.3) is fed to the control input of the averaging block (8.1), where in the case of a logic level “1”, the averaging block (8.1) is reset at this input and its output signal is set to zero.
Одновременно сигнал с выхода порогового устройства (8.3) поступает на первый выход (8. А) блока оценки отношения сигнал-шум (8) и затем на первый управляющий вход (1.А) блока вычисления метрик переходов (1) и на управляющий вход блока расчета метрик и памяти путей (2).  At the same time, the signal from the output of the threshold device (8.3) is fed to the first output (8. A) of the signal-to-noise ratio estimation unit (8) and then to the first control input (1.A) of the transition metrics calculation unit (1) and to the control input of the block calculation of metrics and memory paths (2).
Блок вычисления метрик переходов (1) по логическому уровню «1» на первом управляющем входе (1.А) для обеспечения синхронизации осуществляет пропуск одного отсчета во входном потоке.  The unit for calculating the transition metrics (1) at the logical level “1” at the first control input (1.A), in order to ensure synchronization, skips one sample in the input stream.
Блока расчета метрик и памяти путей (2) по уровню «1» на своем управляющем входе производит инициализацию (установку в нулевое состояние) значений в памяти минимальных метрик путей (4), в памяти метрик путей (5) и в памяти путей  The block for calculating metrics and path memory (2) at level “1” at its control input initializes (sets to zero) the values in the memory of minimum path metrics (4), in the memory of path metrics (5), and in the path memory
декодирования (6). После чего процедура декодирования начинается сначала. decoding (6). Then the decoding procedure starts again.
Также возможно использование сигнала с первого выхода (8.А) блока оценки отношения сигнал-шум (8) внешними блоками, например для фиксации того, что текущий и ряд последующих бит с выхода декодера некорректны.  It is also possible to use the signal from the first output (8.A) of the signal-to-noise ratio estimator (8) by external units, for example, to fix that the current and a number of subsequent bits from the decoder output are incorrect.
Сигнал с выхода блока нелинейного преобразования (8.2) соответствует текущей оценке величины отношения сигнал-шум на входе декодера и подается на второй выход (8. В) блока оценки отношения сигнал-шум и затем на второй управляющий вход (1.В) блока вычисления метрик переходов (1).  The signal from the output of the nonlinear conversion unit (8.2) corresponds to the current estimate of the signal-to-noise ratio at the decoder input and is fed to the second output (8. В) of the signal-to-noise ratio estimation unit and then to the second control input (1.В) of the metrics calculation unit transitions (1).
При этом расчет метрик переходов осуществляется с учетом плотности  In this case, the calculation of transition metrics is carried out taking into account the density
распределения условных вероятностей, дисперсия которой определяется на основе оцененного значения отношения сигнал-шум на входе декодера. probability distribution, the variance of which is determined based on the estimated value of the signal-to-noise ratio at the decoder input.
Кроме того, оценка текущего отношения сигнал-шум может быть использована и другими внешними блоками приемного устройства для оптимизации процедуры приема.  In addition, an estimate of the current signal-to-noise ratio can be used by other external units of the receiving device to optimize the reception procedure.
Заявляемое решение позволяет формировать оценку текущего значения отношения сигнал-шум на входе декодера, что устраняет недостатки известных устройств. The claimed solution allows you to form an estimate of the current value of the signal-to-noise ratio at the decoder input, which eliminates the disadvantages of the known devices.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Декодер Витерби с каналом оценки текущего отношения сигнал-шум, включающий в себя последовательно соединенные: 1. Viterbi decoder with a channel for evaluating the current signal-to-noise ratio, including serially connected:
- блок вычисления метрик переходов,  - unit of calculation of transition metrics,
- блок расчета метрик и памяти путей,  - block calculation of metrics and memory paths,
- блок формирования информационного символа,  - block forming an information symbol,
а также подключенные к блоку расчета метрик и памяти путей as well as connected to the unit for calculating metrics and memory paths
- память минимальных метрик путей,  - memory of minimum path metrics,
- память метрик путей и  - memory of path metrics and
- память путей, причем входом декодера является вход блока вычисления метрик переходов, а первым выходом - выход блока формирования информационного символа, отличающийся тем, что содержит последовательно соединенные:  - path memory, wherein the decoder input is the input of the transition metrics calculation unit, and the first output is the output of the information symbol generation unit, characterized in that it contains in series:
- блок оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся,  - a unit for evaluating the depth of the decoding history at which all decoding paths converge,
- блок оценки отношения сигнал-шум,  - block signal-to-noise ratio estimation,
при этом вход блока оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, соединен со вторым выходом памяти путей, а первый выход блока оценки отношения сигнал-шум соединен с первым управляющим входом блока вычисления метрик переходов и управляющим входом блока расчета метрик и памяти путей, второй выход блока оценки отношения сигнал-шум соединен со вторым the input of the block for estimating the depth of the decoding history at which all decoding paths converge is connected to the second output of the path memory, and the first output of the block for evaluating the signal-to-noise ratio is connected to the first control input of the block of metrics for transitions and the control input of the block for calculating metrics and memory , the second output of the signal-to-noise ratio estimator is connected to the second
управляющим входом блока вычисления метрик переходов и является вторым выходом декодера, на который при его работе вьщаётся сигнал, соответствующий оценке текущего отношения сигнал-шум. the control input of the transition metric calculation unit is the second output of the decoder, to which, during its operation, a signal is inserted that corresponds to the estimate of the current signal-to-noise ratio.
2. Декодер по п.1, отличающийся тем, что блок оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, выполнен в виде: 2. The decoder according to claim 1, characterized in that the unit for evaluating the depth of the decoding history, on which all decoding paths converge, is made in the form:
- блоков комбинационной логики, количество которых равно глубине декодирования, а количество входов каждого блока равно числу состояний сверточного кодера, и  - combinational logic blocks, the number of which is equal to the decoding depth, and the number of inputs of each block is equal to the number of states of the convolutional encoder, and
- приоритетного шифратора, количество входов которого равно количеству блоков комбинационной логики,  - priority encoder, the number of inputs of which is equal to the number of blocks of combinational logic,
при этом выход каждого блока комбинационной логики соединен с соответствующим входом приоритетного шифратора, входом блока оценки глубины истории декодирования, на которой все пути декодирования сходятся, являются входы блоков комбинационной логики, а выходом - выход приоритетного шифратора. wherein the output of each block of combinational logic is connected to the corresponding input of the priority encoder, the input of the block for estimating the depth of the decoding history, on which all decoding paths converge, are the inputs of the combinational logic blocks, and the output is the priority encoder output.
3. Декодер по п.1 , отличающийся тем, что блок оценки отношения сигнал-шум выполнен в виде последовательно соединенных: 3. The decoder according to claim 1, characterized in that the unit for evaluating the signal-to-noise ratio is made in the form of series-connected:
- блока усреднения,  - averaging unit,
- блока нелинейного преобразования и  - a block of nonlinear transformation and
- порогового устройства,  - threshold device
причем выход порогового устройства соединен с управляющим входом блока усреднения и является первым выходом блока оценки отношения сигнал-шум, на который при его работе вьщаётся бинарный сигнал, являющийся признаком аномальной работы декодера, а вторым его выходом является выход блока нелинейного преобразования, на который при его работе вьщаётся сигнал, соответствующий оценке текущего отношения сигнал-шум. moreover, the output of the threshold device is connected to the control input of the averaging unit and is the first output of the signal-to-noise ratio estimation unit, to which a binary signal is transmitted during its operation, which is a sign of an abnormal operation of the decoder, and its second output is the output of the nonlinear conversion unit, to which a signal is generated that corresponds to an estimate of the current signal-to-noise ratio.
PCT/RU2010/000420 2010-06-09 2010-07-28 Viterbi decoder with a channel for evaluating the current signal-to-noise ratio WO2011155863A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/110,050 US8495480B2 (en) 2010-06-09 2011-05-18 Method and apparatus for signal-to-noise ratio estimation in convolutional codes (Viterbi) decoder

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010123460 2010-06-09
RU2010123460/09A RU2434325C1 (en) 2010-06-09 2010-06-09 Viterbi decoder with channel for estimating current signal-to-noise ratio

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/110,050 Continuation-In-Part US8495480B2 (en) 2010-06-09 2011-05-18 Method and apparatus for signal-to-noise ratio estimation in convolutional codes (Viterbi) decoder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011155863A1 true WO2011155863A1 (en) 2011-12-15

Family

ID=45098281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000420 WO2011155863A1 (en) 2010-06-09 2010-07-28 Viterbi decoder with a channel for evaluating the current signal-to-noise ratio

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2434325C1 (en)
WO (1) WO2011155863A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573243C2 (en) 2013-10-28 2016-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Топкон Позишионинг Системс" Method and device for measuring current signal-to-noise ratio when decoding ldpc codes (versions)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802174A (en) * 1986-02-19 1989-01-31 Sony Corporation Viterbi decoder with detection of synchronous or asynchronous states
SU1660178A1 (en) * 1988-12-26 1991-06-30 Предприятие П/Я А-1221 Convolution code decoder
WO2007123862A2 (en) * 2006-04-17 2007-11-01 Techwell, Inc. Reducing equalizer error propagation with a low complexity soft output viterbi decoder
US20090193321A1 (en) * 2008-01-29 2009-07-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Viterbi decoder and viterbi decoding method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802174A (en) * 1986-02-19 1989-01-31 Sony Corporation Viterbi decoder with detection of synchronous or asynchronous states
SU1660178A1 (en) * 1988-12-26 1991-06-30 Предприятие П/Я А-1221 Convolution code decoder
WO2007123862A2 (en) * 2006-04-17 2007-11-01 Techwell, Inc. Reducing equalizer error propagation with a low complexity soft output viterbi decoder
US20090193321A1 (en) * 2008-01-29 2009-07-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Viterbi decoder and viterbi decoding method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2434325C1 (en) 2011-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5978414A (en) Transmission rate judging unit
US6141388A (en) Received signal quality determination method and systems for convolutionally encoded communication channels
CN102439855B (en) For the method and apparatus of generating soft bits value in reduced state equalization device
US8495480B2 (en) Method and apparatus for signal-to-noise ratio estimation in convolutional codes (Viterbi) decoder
EP2398175B1 (en) Method and circuit for BER estimation
US5185747A (en) Data symbol estimation
US8009773B1 (en) Low complexity implementation of a Viterbi decoder with near optimal performance
KR20070073648A (en) Transport format detecting apparatus and method
RU2434325C1 (en) Viterbi decoder with channel for estimating current signal-to-noise ratio
US7936849B2 (en) Decoding device and method
RU2446448C1 (en) Method and apparatus for estimating signal-to-noise ratio when decoding convolution codes
JP4286274B2 (en) Error correction device
US8290097B2 (en) Multi-channel sequential Viterbi decoder
GB2523586A (en) Method and a device for decoding a bitstream encoded with an outer convolutional code and an inner block code
CN101547454B (en) Method for estimating error rate
RU2546070C1 (en) Method for soft-decision decoding of noise-immune code
EP0430413B1 (en) Data symbol estimation
US9118480B2 (en) Frame quality estimation during viterbi decoding
JP2516673B2 (en) Viterbi decoder bit error rate detection method
RU2236090C1 (en) Communication channel quality control process
AU2000229439B2 (en) Viterbi decoder
US10826650B1 (en) Method of and device for decoding multiple transmissions of time related data as well as a method of verifying a device for decoding multiple transmissions of time related data
US6411663B1 (en) Convolutional coder and viterbi decoder
TWI422165B (en) Decoding method and associated apparatus
JP2591332B2 (en) Error correction decoding device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10852974

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10852974

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1