Bộ xử lý SISO

Quan trọng nhất của bộ giải mã Turbo là thuật toán được sử dụng để thực hiện quá trình xử lý SISO. Các thuật toán SISO sử dụng một sơ đồ lưới để biểu diễn cho tất cả dãy có thể xẩy ra với trạng thái bộ mã hóa. Đặc biệt, mắt lưới chỉ ra tập các trạng thái có thể xẩy ra của bộ mã RSC ở chu kỳ xung thứ i, trong đó i nhận giá trị từ 1 đến k+3 (giả sử 3 bit đuôi) khi đó bộ mã hóa RSC được sử dụng bởi UMTS có 2 phần tử nhớ, số lượng trạng thái của bộ mã hóa ở bất kỳ thời điểm nào đều là 8, khi đó bộ mã hóa chuyển xung nhịp từ thời điểm i sang i +1 nó thực hiện một quá trình chuyển đổi trạng thái từ trạng thái này sang trạng thái khác. Sơ đồ lưới không chỉ đưa ra trạng thái ở thời điểm thứ i mà còn thiết lập các quá trình chuyển đổi trạng thái sang trạng thái thứ i+1, được chỉ ra trong hình 3.6. Các kết nối giữa các trạng thái được gọi là nhánh chỉ ra trạng thái ở thời điểm i+1 có thể nhận được từ trạng thái ở thời điểm i, mỗi trạng

thái ở thời điểm i có 2 nhánh, một nhánh tương ứng với đầu vào Xi = 1 và nhánh còn lại tương ứng với đầu vào Xi = 0. Mỗi một từ mã khác nhau tương ứng với đường xác định thông qua mắt lưới. Ở đây đường nét liền tương ứng với bit đầu vào là 1 và đường nét đứt tương ứng với bit dữ liệu đầu vào bằng 0

Hình 3.6: Một đặc trưng của mã lưới

Các thuật toán SISO dựa vào tất cả nhãn của các nhánh trong mắt lưới với nhánh số liệu, mỗi nhánh là một chức năng của đầu bộ xử lý tương ứng tại thời điểm đó. Chức năng đó phụ thuộc vào cấu trúc bộ mã và cặp trạng thái kết nối với các nhánh. Thuật toán này có thể nhận được ước lượng LLR của mỗi bit dữ liệu (X_i) bằng cách quét qua nhãn mắt lưới xác định. Quá trình quét này có thể thực hiện độc lập bằng cách sử dụng một trong hai thuật toán là: thuật toán Viterbi đầu ra mềm (SOVA) và thuật toán MAP. Cả hai thuật toán đều liên quan đến thuật toán Viterbi, nó thường được sử dụng để giải mã chập thông thường. Đầu ra thuật toán SOVA và MAP quyết định mềm có thể được áp dụng cho LLR

Nhìn chung thuật toán SOVA ít phức tạp hơn thuật toán MAP nhưng hiệu quả thực hiện kém hơn. Tuy nhiên độ phức tạp của thuật toán MAP có thể được giảm đi bằng cách sử dụng trong miền log, khi đó được gọi là log-MAP, độ phức tạp được giảm đi bởi vì phép nhân được chuyển thành phép cộng. Tuy nhiên việc chuyển đổi logarit của phép cộng được xấp xỉ bởi hàm sau:

max*(x, y) = ln(e^x + e^y)

= max(x, y) + ln(1 + e^-|y-x|) = max(x, y) + fc(|y – x|)

Có nghĩa là, thực hiện cộng log có thể được thực hiện đơn giản bằng lấy giá trị cực đại của hai đối số và sau đó thêm một hàm hiệu chỉnh của đối số chỉ phụ thuộc vào độ lớn của sự khác biệt giữa hai đối số của toán tử max*. Trong khi đó tính toán của

hàm hiệu chỉnh có thể vẫn có vấn đề, nó có thể được tính toán lại và được lưu trữ vào một bảng tra cứu. Hơn nữa thuật toán log-MAP có thể được xấp xỉ đơn giản bằng cách thiết lập hiệu chỉnh đó về 0 khi đó sử dụng max*(x, y) = max(x, y). Sự thay đổi này được gọi là thuật toán max-log-MAP.