数据译码装置 本发明涉及一种数据译码装置，更具体地说，涉及将话音信号编码后进行发送或接收的数字式蜂窝电话系统的改进。
在通常的一种无线电话系统的数字式蜂窝系统中，将话音信号编码并通过时分多路复用技术发送，故一组终端可同时共用一个信道。
在这种系统中所用的终端对话音信号进行模/数转换生成话音数据，然后对话音数据进行数据压缩，并且，将纠错码加到数据压缩话音数据中，再进行卷积编码(convolution encoding)，以产生卷积编码数据。然后，从这个卷积编码数据产生IQ信号，以执行高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制。
该终端将GMSK调制的输出信号转换为具有预定频率的发送信号，并用指定给该终端的时隙将它发送出去。以此，一个终端以经过基地台的电话通信可将话音信号发送给另一终端。
一个终端通过接收指定给它的时隙，还能接收从发射机以电话通信经基地台的话音信号。在该接收工作中，终端对接收信号执行频率转换，再通过正交检测产生IQ信号。从该IQ信号再生原来的卷积编码数据，然后进行卷积译码。
进一步，该终端对译码数据进行纠错，并将它解调成话音数据，然后对该话音数据进行话音扩展，再将它转换为模拟信号。以此，该终端可译码以电话通信由发射机发送出的话音信号。
在数字式蜂窝系统中，如上所述，在把纠错码加进之后，对信号进行卷积编码，然后将话音数据发送出去。这就确保了能够发送话音信号，甚至在恶劣的通信环境下也可以传送，于是可达到稳定的电话通信。
在这种数字式蜂窝终端中，可将维特比(Viterbi)译码电路用作进行卷积译码的电路，这样可减少误码率，并可改善译码数据的可靠性。
在维持比译码技术中，是从顺序输入的输入数据来检测有关输入数据转换的似然性的大小，于是可检测最大可能的转换路径，并且根据检测的最大可能转换路径，对输入数据进行译码，从而可获得精确地译码结果，甚至当输入数据的信号电平突然发生很大变化时也能得到。
当采用维持比译码电路的时候，如果能够检测表示每一输入数据如何可靠的可靠性数据，使维持比译码电路根据该可靠性数据进行软判定，则可获得更有效译码输入数据的能力，并且进一步减小了误码率。
这时，获得可靠性数据的一种可能方法是：检测接收数据的幅度和相位，并将这些检测结果与预定的标准值比较，然后将它们之间的差值作为可靠性数据输出给维特比译码电路。
在数字式蜂窝系统中，经常把电话终端用在汽车上。在这种移动通信中，传输介质的特性很差，接收信号中会产生很大失真。
因此，在这类终端里，如果简单地根据幅度和相位信息来产生可靠性数据，就会产生一个问题，即所获得的可靠性数据不能代表有关输入数据似然性的精确大小。
而且，从幅度和相位信息很难对可靠性数据进行数字表示，即使传输介质处于好的特性条件下也如此，这样就很难表示输入数据似然性的大小。
解决这个问题的一个方法是，通过应用维持比算法构成一个均衡器，并通过这个均衡器检测分支量度数据，以便用这个检测的分支量度数据作为可靠性数据。
在这类终端里，比如通过正交检测来产生I和Q信号，并将I和Q信号转换成数字值，以便对卷积编码数据进行解调。
在该接收终端，通过使用均衡器进行波形均衡，以便补偿卷积编码数据的数据波形，有效地避免了衰落等的影响。然后将补偿的卷积编码数据加到卷积译码器上。
将维特比算法应用到这个均衡器，并产生有关卷积编码数据的分支量度。对于卷积编码数据的每个路径(由状态转换路径组成每一路径)的分支量度求和，以产生状态量度。通过检测具有最小状态量度的路径来检测最大可能路径。
根据路径检测的结果，该均衡器可再生卷积编码数据的原来数据波形，于是可提供通过最大似然性估算获得的数据。维特比译码电路可用对应于选择路径的分支量度作为可靠性数据。
然而，在维特比算法中，对分支量度求和，从而检测出作为基础以选择路径的状态量度。选择该路径不仅根据对应于输出数据的分支量度，而且也根据正前面的状态量度。因此，在一些情况下，尽管对应于数据的分支量度具有很大值，选择路径也意味着该分支量度不能精确代表在这种情况下输出数据的似然性大小。
鉴于上述，本发明的目的是提供对输入数据进行译码的数据译码装置，根据所检测的精确代表输入数据似然性大小的可靠性数据来产生软判定，从而对卷积编码输入数据进行译码。
通过提供数据译码装置1，对经一预定传输介质输入的卷积编码输入数据y进行译码，达到了本发明的上述和其它目的，该数据译码装置1包括：均衡器25，根据传输介质23的特性从数据IQ产生分支量度BM，通过对输入数据y的每个转换路径的分支量度BM求和来产生状态量度PS，根据状态量度PS选择输入数据y的转换路径，通过按该选择结果执行最大似然性的估算由均衡器25产生输出数据y；译码电路26，用于对输出数据y进行卷积译码；均衡器25产生状态量度PS之间的差值数据，作为对于输出数据y的可靠性数据CF；均衡电路25和译码电路26，根据该可靠性数据将输出数据y转换为多值数据之后，通过做出软判定，对输入数据y进行卷积译码。
进一步，均衡器25通过按传输介质23特性的变化补偿输入数据IQ来消除衰落的影响，然后，产生可靠性数据CF以及输出数据y。
进一步，通过将射频输入信号转换为数字值产生输入数据IQ。
进一步，通过将从给出的记录介质重现的重现信号转换为数字值产生输入数据IQ。
还可以，译码电路26是一种维特比译码电路。
在本发明的数据译码装置中，将状态量度PS之间的差值数据作为输出数据的可靠性数据CF，以提供可精确表示输出数据y似然性的可靠性数据CF，从而保证了根据该可靠性数据CF可对数据进行有效的译码。
当产生可靠性数据CF的时候，也可用消除衰落影响的均衡器来产生可靠性数据CF。于是可简化整个结构。此外，也可将本发明应用到记录和重放装置，或应用到无线电通信系统，以改善接收结果的可靠性。可将维特比译码电路用作译码电路26，以便容易执行软判定。
本发明提供一种数据译码装置，其中将维特比算法用在均衡器中，以便将状态量度之间的差值数据用作输出数据的可靠性数据，以提供能精确代表输出数据似然性的可靠性数据，从而保证了根据上述可靠性数据可执行数据的有效译码。
通过下面结合附图的详细描述，将使本发明的性质、原则和用途更清楚。图中相同的部件用相同的标号或符号表示。
附图中：
图1是表示根据本发明实施例的数字式蜂窝系统一终端的方框图；
图2是表示图1所示终端的数据处理的方框图；
图3是表示均衡器的方框图；
图4是表示图3所示均衡器工作的示意图。
下面结合附图描述本发明的最佳实施例：
(1)实施例的总的结构
参看图1，标号1总地代表数字式蜂窝电话终端，其中天线2接收由基地台发送的信号，并经过天线多路耦合器(未示出)输到放大器3。
放大器3以预定的增益放大接收信号，然后将它送到射频(RF)处理电路4。射频处理电路4通过使用预定的本机振荡信号对接收信号进行频率转换。终端1可以选择性地接收通过改变本机振荡信号的频率而选择的所需信道。
进一步，RF处理电路4对频率转换的接收信号进行正交检测，或解调接收信号以抽取与接收信号的标准相位同相的I信号，同时抽取与I信号相位有90°相位差的Q信号。通过在RF处理电路4中的模/数转换器将I和Q信号转换成数字值。
这样，终端1获得了I数据和Q数据，即与接收信号的标准相位同相的解调结果和与I数据有90°相位差的解调结果，并将IQ数据提供给数据处理电路5。
数据处理电路5包括一个处理IQ数据的数字信号处理器，其处理IQ数据的方式是从IQ数据再现原来的卷积编码数据。以这种方式处理，均衡了波形，补偿了失真，然后将卷积编码数据输出，于是可以减小衰落和多路径的影响。
并且，以这种方式处理，数据处理电路5根据IQ数据检测FCCH(频率校正信道)，再根据检测的FCCH来检测频率误差。根据检测的频率误差，控制数据处理电路5、需要的标准信号产生器和其它电路，从而校正了频率偏差。
除了上述的一系列处理之外，数据处理电路5对卷积编码数据执行卷积译码，并进一步进行纠错，然后将译码的数据选择性地提供给话音处理电路6或CPU(中央处理单元)8。
话音处理电路6对译码数据进行话音扩展处理以再现话音数据。通过在话音处理电路中的数/模转换器将获得的话音数据再转换成话音信号，话音处理电路6以该话音信号驱动扬声器7。这样，终端1就可通过接收基地台发送的话音信号完成电话通信。
另一方面，CPU8从上述译码数据中抽出由基地台发送的信息。根据抽出的信息，将本机振荡信号的频率转换到与所需信道相关联的发送频率或接收频率对应的频率，从而可在选择的信道上接收或发送要求的话音信号。
另一方面，在终端1的发送路径上，通过话音处理电路6将话筒9提供的话音信号转换成话音数据，然后对该话音数据进行话音压缩。
数据处理电路5将纠错码加到由话音处理电路6所提供的输出数据中，然后对该数据进行卷积编码。数据处理电路5还将纠错码加到由CPU8提供的各种控制码中，而不是将它们加到由话音处理电路6所提供的输出数据中，然后对这些码进行卷积编码。
RF处理电路4对数据处理电路5提供的卷积编码数据进行GMSK调制，从而产生发送信号，并进一步将该发送信号的频率转换到预定的频率。
RF处理电路4将经频率转换的发送信号经放大器10加到天线2。这样，终端可将发话者的话音信号、呼叫信号等发送给基地台。
在该操作中，采用时分多路复用方法，根据数据处理电路5的定时检测结果，终端1切换发送或接收的定时，从而使终端1选择性地接收分配给它的时隙，并使终端1使用分配给它的这些时隙发送含有话音数据的数据。
为完成上述操作，CPU8指配了在随机存取存储器(RAM)13中的一个工作区，并执行在只读存储器(ROM)11中储存的处理程序，以便对每个电路块提供控制码，从而控制整个装置的工作。例如，如果将显示和键盘单元12上的键按下，则根据该按下操作，将呼叫信号发送到基地台，如果随后有一个来自基地台的呼叫信号输入到终端，则接收信道切换到一适当信道，并执行另一需要的操作。
(2)对输入数据的处理
在本实施例的数字式蜂窝电话装置中，经过图2所示的处理路径发送话音数据和其它数据。
在该蜂窝系统中，对于终端1和基地台的接收路径，分别在基地台和终端1设立对应的发送路径20。在发送路径20中，将发送数据D1供给编码器21，将纠错码加入数据D1之后进行卷积编码。
在本实施例的卷积编码中，将编码率设置为1/2，于是在发送路径20，编码器21将话音数据和其它数据转换成卷积编码数据，然后调制器22产生I和Q信号的两个信道，再执行GMSK调制。
然后，在该数字式蜂窝系统中，通过将调制器22的输出信号的频率转换到对应通信信道的频率将其转换成发送信号，再通过天线将该发送信号发送出去。在接收路径中的终端1接收经天线传送来的该发送信号。
在数字式蜂窝系统中，是通过包括空间的传输介质23进行传输的，与其它种类的通信介质相比，它具有很坏的特性。
在终端1，通过解调器24对接收信号进行正交检测，其相应于RF处理电路4，以便抽出I和Q信号。然后将I和Q信号转换成数字值，以产生IQ数据(这是对I和Q信号直接进行模/数转换获得的一个字的数据)。
当将IQ数据转换成卷积编码数据时，设置在数据处理电路5输入级的均衡器25执行波形均衡，然后补偿失真，以便减小衰落和多路径的影响。
在该处理工作中，本实施例的均衡器25是维特比均衡器，通过使用维特比算法将IQ数据转换成卷积编码数据y。
另外，在该处理中，均衡器25通过采用维特比算法获得的计算结果，还产生表示卷积编码数据y可靠性的可靠性数据CF。均衡器25将可靠性数据CF以及该卷积编码数据y供给译码器26。
译码器26包括维特比译码器，与均衡器25一起形成数据处理电路5。译码器26根据均衡器25提供的可靠性数据CF，将卷积编码数据y转换成多值数据，然后应用维特比算法产生话音数据DA，于是，通过应用软判定方法可再现话音数据。
译码器26对译码的结果进行纠错，然后将结果输出。这样，终端1通过基于可靠性数据CF做出的软判定即可减少误码率，并可进行有效译码以提取话音数据。
(3)均衡器
在图3所示的均衡器25中，将IQ数据送到分支量度计算电路31，在此从IQ数据产生分支量度BM。
ACS(加比较选择)处理电路32对于每个路径的分支量度BM求和以产生状态分支量度PS，然后根据与状态量度PS的比较结果选择与卷积编码数据y相关联的路径。
即，在数字式蜂窝终端1的上述处理过程中，将卷积编码数据y的状态数目设为32，ACS处理电路32通过对相应于32个状态量度PS的分支量度BM求和，对每个分支的分支量度BM求和。
在该处理过程中，ACS处理电路32检测由对每个路径求和所产生的状态分支量度PS的最小值，然后选择对应该状态量度PS最小值的路径作为最大可能路径。
参看图4，该图表示出32个状态的一部分，图中示有两个可能的现时状态(用PS表示)，即00100和00101，而后来的状态(用NS表示)，具有值00010。
当现时状态PS具有值00100时，如果检测出20为状态量度PS(x)，并检测出7为对应于该状态量度PS(x)的分支量度BM(k)，则ACS处理电路32采用通过状态量度PS(x)和分支量度BM(k)相加获得的值27作为对于从现在状态PS到接着的状态NS的路径的状态量度PS。
同样，当现时状态PS具有值00101时，如果检测出24为状态量度PS(y)，并检测出1为对应于该状态量度PS(y)的分支量度BM(k+1)，则ACS处理电路32采用通过状态量度PS(y)和分支量度BM(k+1)相加获得的值25作为对于从现在状态PS到接着的状态NS的路径的状态量度PS。
进而，ACS处理电路32比较这些状态量度PS，即27和25，并选择从具有值00101的现在状态到接着的状态NS的路径作为最大可能路径。然后，ACS处理电路32采用具有值25的状态量度PS作为后来状态NS的状态量度PS。
此时，ACS处理电路32计算下面的等式：
NS(i)＝Min(PS(x)+BM(k)，PS(y)+BM(k+1))………(1)
根据上面的计算结果，执行接着的状态NS的状态量度PS的设置。
这样，ACS处理电路32检测出32个现时状态中每一个的状态量度PS，并将检测到的状态量度PS储存在状态量度存储器33中。
进而，ACS处理电路32根据在状态量度存储器33中储存的状态量度PS，对接着的32个状态中的每一个检测其状态量度PS，从而检测出最大可能路径，并将检测结果储存在路径存储器34中。
在该处理过程中，ACS电路32根据与公式(1)对应的下面公式(2)，检测对应状态的状态量度PS之间(即状态转换的状态量度之间的差)的绝对值：
CF＝|(PS(x)+BM(k))-(PS(y)+BM(k+1))|………(2)
将获得的绝对值作为可靠性数据输出。这样，用上述结构，如果该可靠性数据CF为大的值，则表示有较高的可靠性。比如，在图4的情况，可靠性数据CF的值为2。
这样，均衡器25将每个状态的路径选择结果储存在路径存储器34中，并将对应的可靠性数据CF储存在路径存储器34中。进而，在均衡器25中，最大似然性判定电路35根据储存在路径选择器34里的路径选择结果，设置卷积编码数据y的逻辑电平，然后将它以及对应的可靠性数据CF提供给随后的译码器26。
于是，通过利用按维特比算法执行路径选择时获得的计算结果，能很容易地产生这些状态量度PS之间差的绝对值。结果，均衡器25能很容易产生可靠性数据，这使终端设备的整个功率损耗得以减少。
因为状态量度PS表示转换到每个状态的似然性，如果将这些状态量度PS之间差的绝对值用作可靠性数据CF，则与将分支量度用作可靠性数据相比，这个可靠性数据能够更精确地表示输出数据y的似然性。
通过使用上述的维特比算法，译码器26产生原来的话音数据DA，其中，根据可靠性数据CF将卷积编码数据y转换成多值数据，并且通过按可靠性数据CF做出软判定，进行话音数据DA的译码。
在终端1，如上所述，话音数据DA的译码是通过按可靠性数据做出软判定进行的，因此，与通常的技术相比，可更有效地进行话音数据DA的译码，并且还能减少误码率。
(4)实施例的优点
在上述结构中，均衡器采用维持比算法，并且从获得的作为其处理过程中的中间结果的状态量度来检测差值数据，并用获得的差值数据作为可靠性数据，这样，就能很容易地获得更精确表示输出数据似然性的可靠性数据。通过按可靠性数据做出软判定，可以对话音数据DA进行有效的译码，并且可减少误码率。
(5)其它实施例
在上述实施例中，是从应用维特比算法获得的状态量度中直接检测差值数据的，然而本发明并不限于此，在产生分支量度时可以进行归一化，并可用从归一化数值中获得的差值数据作为可靠性数据。
如果使用这种技术，该量度值随加到均衡器25的输入数据的幅度(即能量)而变化，在此情况下，在从输入数据的序列中计算出能量之后，通过将每一输入数据的幅度用这个计算值去除，可使输入数据归一化。这样，能够进一步改善可靠性数据的精度。
此时，并不需要使基于维特比算法的每一量度计算的输入数据归一化，因此可单独进行产生可靠性数据的计算。或者，可以只用输入数据序列的能量除可性数据进行归一化。
在上述实施例中，将卷积编码数据y的状态数目设定为32，然而本发明并不限于此，可以根据要求将状态的数目设定为各种值，以便将本发明应用到更广泛的各类译码过程中。
在上述实施例中，对I和Q信号执行模/数转换产生IQ数据的字数据，这是在均衡器中处理的。然而，本发明并不局限于此，比如在译码电路中使用延迟电路的情况下，可将译码电路提供的卷编码数据直接加到均衡器上，它可通过使用维持比算法来检测可靠性数据。
另外，在上述实施例的译码电路中，根据可靠性数据将输入数据转换成多值数据，然而，本发明并不局限于此，转换到多值数据可以在均衡器中进行。
在上述实施例中，后续的卷积译码电路是由维特比译码电路组成的，然而，本发明并不局限于此，也可采用其他各种卷积译码电路。
在上述实施例中，是以1/2的编码率来进行卷积编码的，然而，本发明并不局限于此，对于卷积编码可采用其他各种编码率。
在上述实施例中，是将本发明应用到数字式蜂窝系统的终端，然而本发明并不局限于此，还可应用到传输卷积编码数据的各种无线电通信系统中，或应用到包括记录传输路径和再现传输路径的对所需数据进行译码的奇偶(parity)重放系统中。
以上对本发明的最佳实施例作了描述，但本领域的技术人员都明白可以有各种变化和修改，这些都属于本发明的精神范围。所附权利要求书包括了这些变化和修改。