[发明专利]用于多带正交频分复用超宽带系统的高速维特比解码器

说明书

技术领域

本发明属于超宽带技术领域，具体涉及一种适用于多带正交频分复用超宽带(MB-OFDMUWB)系统的高速维特比解码器，该技术能有效地降低解码器硬件复杂度和功耗。

背景技术

超宽带(UWB)技术作为一种极具潜力的高速、短距离的无线传输技术，近些年在学术界和工业界都引起了极大的关注。结合多带正交频分复用(MB-OFDM)技术，MB-OFDM UWB系统能有效地抵抗多径衰落和各种窄带干扰(Narrow-Band Interference)，并因其实现的经济性和可行性在无线手持设备，PC及外围设备以及家庭消费电子类产品等领域有较广的应用前景。

在MB-OFDM系统中信道编码采用码率为R＝1/3，生成多项式为g₀＝133₈，g₁＝165₈，g₂＝171₈的卷积码，具体电路如图1所示。通过凿孔(puncture)可进一步得到更高码率的凿孔码，以适应系统不同的传输速率和对纠错能力的要求。

卷积码的解码需要采用维特比解码器。一般的维特比解码器结构上分为分支度量单元(BMU)，加-比-选单元(ACSU)，回溯单元(TBU)。BMU计算从状态S_i到S_j的分支度量λ_n^i，j。在ACSU中状态度量被迭代更新，更新式为：

Γn+1j=min{Γni+λni,j}]]>

其中Γ_n^S代表状态S在时间n的状态度量。TBU处理来自ACSU的幸存路径信息并最终输出解码结果。

一般而言，实现高速维特比解码器的主要挑战在于算法中ACSU操作迭代进行而产生的速度瓶颈，这一迭代过程使得流水线无法直接引入到ACSU中。解决这一问题的方法，主要有超前(基-2ⁿ)，ACSU比特级流水线，滑块结构等。超前方法一般采用超前一级，即基-4的方法，速度和硬件开销均提高一倍；更多的超前则会导致硬件开销随速度的增加呈平方关系增长，故硬件经济性较差，速度提高能力有限。滑块技术能够基本达到面积代价与速度提高的线性关系，不但能够实现数据块之间的并行，滑块内部也可以采用展开技术形成脉动结构进一步提高速度。但其寄存器开销极大，只适合约束长度较短的卷积码解码。ACSU比特级流水线结构适用于时钟频率高的应用环境。该结构不需要很大的缓存来存储数据，但其结构本身较为复杂，设计时需要考虑的细节很多。另外也需要尽可能的控制流水线的密度，以免插入的寄存器数量过大。考虑到MB-OFDM UWB通信系统的速度变化范围大(53.3-480Mbps)，维特比解码器状态多(64个状态)，故解码器在满足高速率的要求时必须注意硬件开销的经济性，同时也要尽可能减小低速率时的功耗。由此可见以上针对高速设计的各个方案很难直接适用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能经灵活的配置达到高速率时的硬件经济性和低速率时的低功耗特性的用于MB-OFDM超宽带系统的高速维特比解码器。

滑块结构通过开发维特比算法中的并行性提高解码器的处理速度。该结构基于对数据块的处理，从而在理论上能够通过成倍增加硬件开销获得相应倍数的速度提高。如图2所示，数据块长度为M，划分为两个同步块和一个解码块。其中同步块长度为L，其作用是保证各状态度量在进入解码块之前能够充分区分开来。解码的具体过程如下：

1.BMU根据数据块中的数据信息产生分支度量，然后输出给ACSU单元

2.ACSU分为正向ACS和反向ACS两组进行操作，以提高解码速度。ACSU根据分支度量更新正向和反向状态度量，同时将幸存路径信息输出至TBU。