一种基四算法下的加比选计算方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基四算法下的加比选计算方法和装置。
【背景技术】
[0002] 为了满足当今社会对数字通信量的需求和提高系统的纠错能力，信道编码技术变 得越来越重要。自从1955年Elias首次提出用于离散无记忆信道的卷积编码，关于卷积码 的各种改进和优化算法层出不穷。1967年，AndrewJ.Viterbi提出了关于卷积码的动态 规划译码算法-viterbi算法，这是一种最大似然译码算法，通过对输入信息进行逐比特译 码，在网格图中找到与接收序列距离最近的序列作为译码输出。在码约束长度比较小的情 况下，Viterbi算法实现比较简单，运算速度快，性能好，在移动通信和卫星通信中得到了广 泛应用。1993 年，C.Berrou，A.Glavieux和P.Thitimajshiwa提出了turbo码，turbo码具 有很强的抗衰落和抗干扰能力，其纠错性能接近香农限，在第三代、第四代通信系统中作为 数据传输的信道编码标准。
[0003] 迄今为止，卷积码和turbo码在信道编码方面仍然占据主导地位。卷积码主要用 于语音信息、控制信息和广播信息等编码，turbo码主要用于数据编码。无论是卷积码还是 turbo码，其译码算法中都有一个关键部件-加比选单元。加比选单元主要用于前向递归计 算状态度量值，基二算法下的加比选单元架构如图1所示。
[0004] 随着人们对数据传输速率的要求越来越高，基二算法已逐渐不能满足高吞吐率的 要求，更高基的算法被逐渐采纳。然而，高基算法带来高吞吐量的同时，硬件复杂度也随之 上升。以基四算法为例，译码单元通常是以蝶形单元作为基本处理单元，加比选单元通常是 蝶形单元的子单元，基四算法的蝶形单元如图2所示，进入下一时刻的每个状态有四条分 支，从四条分支中选择最大/最小的状态度量值，作为该状态的新的状态度量值，这个过程 就是加比选过程。其加比选单元架构如图3所示。面积上基四算法下的加比选单元比基二 算法下的加比选单元多了两个加法器和两个比较器，时间上基四算法下的加比选单元比基 二算法下的加比选单元多了一级比较运算。在数据吞吐量提高的同时，不可避免会增加一 些硬件资源，如果能优化基四算法下的加比选单元的运算延迟，即减少一级比较运算，那么 整个译码器的关键路径延迟就会减少，对译码性能的提升将是非常有益的。
[0005] 状态度量值的前向递归计算还有一个特点，当前时刻的状态度量值是前一时刻的 状态度量值与分支度量值之和，随着前向递归计算，状态度量值会越来越大，大到一定程度 会发生溢出。所以，状态度量值计算的加比选单元通常伴随规约运算。最直接的规约运算 是选取状态度量值中最大的一个，每个状态度量值分别减去这个数，以四状态规约为例，如 图4所示。这种方法延迟比较大，在加比选完成状态度量值计算后，需要增加若干级比较和 减法运算，时间消耗与加比选运算相当，这种方法是不划算的。还有一种模规约运算，需要 增加两级异或门操作，其结构图如图5所示。如果规约运算能与加比选运算同时进行，会大 大降低时间延迟，提高译码速率。
[0006] 总体来说，基四算法下的加比选运算有两个方面可以优化，即缩短四选一运算逻 辑以及采用新的规约运算来计算状态度量值，从而提高数据吞吐率。
【发明内容】
[0007] (一）要解决的技术问题
[0008] 基四算法下的加比选ACS(Add-Compare-Select)单元，存在路径延迟大的问题， 具体体现在四选一逻辑方面，如图3所示，需要两级比较，才能从四个数据中选出最大/最 小的一个。还体现在规约运算方面，如图4、图5所示，不管是减规约还是模规约运算，都在 ACS运算的基础上增加了两级运算。关键路径延迟会影响整个译码器的性能，成为译码器设 计的瓶颈问题。
[0009] (二）技术方案
[0010] 为解决上述技术问题，本发明一方面提出了一种基四算法下的加比选计算方法， 该方法包括：
[0011] 步骤1，分支度量值与相应的状态度量值相加，得到四个临时状态度量值；
[0012] 步骤2,四个临时状态度量值两两进行比较，比较的结果以0或1标识；同时，四个 临时状态度量值分别减去前一时刻的某一状态度量值，得到规约运算后的状态度量值；
[0013] 步骤3,根据比较的结果，从规约运算后的四个状态度量值中选出最大/最小的一 个，作为新的状态度量值。
[0014] 本发明另一方面提出了一种基四算法下的加比选计算装置，包括：
[0015] 加法器：用于将分支度量值与相应的状态度量值相加，计算临时状态度量值；
[0016] 比较器：用于将两个临时状态度量值进行比较，比较的结果以0或1标识；
[0017] 减法器：用于将临时状态度量值减去前一时刻的某一状态度量值，得到规约运算 后的状态度量值；
[0018] 选择器：根据比较的结果，从规约运算后的状态度量值中选出最大/最小的一个， 作为新的状态度量值。
[0019] (三）有益效果
[0020] 采用本发明的加比选计算方法和装置，使得四选一逻辑在一级比较中实现，规约 运算和比较运算同时进行，有效降低了关键路径延迟，提高了译码速率，进而提升了整个系 统的性能。
【附图说明】
[0021 ] 图1是基二算法下的加比选单元结构图；
[0022] 图2是基四算法下的蝶形单元结构图；
[0023] 图3是基四算法下传统的加比选单元结构图；
[0024] 图4是四状态的减规约运算单元结构图；
[0025] 图5是加比选单元的模规约运算结构图；
[0026] 图6是本发明的加比选流程图；
[0027] 图7是本发明的加比选单元结构图。
【具体实施方式】
[0028] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0029] 本发明提出的基四算法下的加比选计算方法流程如图6所示，具体包括：
[0030] 步骤502,四个分支的分支度量值BMO、BMl、BM2和BM3分别与对应的状态度量值 SMO、SMI、SM2和SM3相加，得到四个临时状态度量值SUMO、SUM1、SUM2和SUM3 ;
[0031] 步骤503，四个临时状态度量值SUMO、SUMl、SUM2和SUM3两两进行比较，即 SUM0&SUM1、SUM0&SUM2、SUM0&SUM3、SUM1&SUM2、SUM1&a