专利名称：具有反馈衰减的迭代解码和解调的制作方法
具有反馈衰减的迭代解码和解调
背景技术：
本发明涉及一种用于对接收的信号进行迭代解码和解调的方法和设备，以及更具体地来说，涉及ー种使用反馈衰减进行迭代解码和解调以保持解调器与解码器之间的平衡的方法。通信系统的基本功能是在通信信道上从生成信息的源将该信息发送到一个或多个目的地。在数字通信系统中，将该信息转换成数字格式，并在通信信道上传送。数字信息的传送受到通信信道的负面影响，如共信道干扰、噪声、色散和衰落。这些影响将差错引入传送的数据流中，其在无线通信系统中可能尤其严重。在1948年,克劳德E.香农(Claude E. Shannon)在里程碑式的论文中论证,数字信息的适合编码能够将噪声信道引入的差错减少到任何期望的水平。编码是在数字信息的传送之前对数字信息添加冗余度使得在接收端的解码器能够检测并纠正传送期间可能出现的任何差错的过程。解码器使用在传送器添加的冗余信息和编码方案的知识来纠正数据传送差错。·在常规通信系统中，对要传送的信息序列添加CRC位。然后使用如卷积码的前向纠错码对具有CRC位的原信息序列编码。然后将编码的信息位交织以提供抗突发差错的更大鲁棒性。在交织之后，将编码的位馈送到调制器。调制器将编码的位分成多群L个位，并将分群的位映射到调制星座的符号。调制的大小是2L。在接收器，将接收的符号序列馈送到解调器。解调器执行接收的符号到位软值的逆向映射。将位软值解交织，并馈送到解码器。取解码器的角度而言，从解调器输出的位软值在本文中称为输入软值(ISV)。解码器使用其对编码方案的知识来将输入软值解码井生成原信息位序列的估计。解码器使用CRC位来验证其估计的准确性。尽管有差错编码引入的冗余，但是解码器输出的信息位序列的估计可能包含残余位差错。通信信道导致的接收信号的失真使得解调器产生差错。解调器输出的输入软值中的位差错又可能超出解码器的纠错能力，并因此使得解码器在解码过程中产生差错。解码器性能的ー个度量是块差错率(BLER)。已知，迭代解调和解码能够減少解码器的块差错率。在常规系统中，解调器生成前馈到解码器的软信息。解码器使用该软信息来生成接收信号的估计。迭代解调和解码背后的主要想法是对接收信号重复解调和解码同时将软信息从解码器反馈到解调器。从解码器反馈到解调器的软信息常常称为非本征信息(extrinsic information).非本征信息可以采取非本征值(EV)的序列的形式，非本征值对应于解调器输出的相应输入软值。在第一次迭代中，解码器产生与标准接收器相同的差错。但是，在第二次以及后续迭代中，解调器处理非本征值连同接收的信号以便为解码器产生新的输入软值。如果从解码器反馈到解调器的非本征信息有助于减少解调器输出的输入软值中的差错，则能够减少解码器的块差错率。一般，因为非本征信息从解码器反馈到解调器，所以块差错率随迭代次数而下降。只要解调器与解码器之间存在平衡，则迭代解调和解码非常有效。但是，解调器与解码器之间的失衡能够防止解码差错的纠正。在例如解码器作出在反馈到解调器的非本征信息中反映的强判决，从而迫使解调器认同解码器已经确定的结果时，可能出现这种失衡。此类型的失衡最常出现在解码器使用具有强纠错能力的码，如低速率码或具有大量状态的码时。在此情况中，即使解码器是不正确，解码器仍可提供强反馈。
发明内本发明涉及ー种用于为迭代解调和解码而保持解调器与解码器之间的适合平衡的方法和设备。通过衰减从解码器反馈到解调器的非本征信息的影响以防止解码器的强判决压倒解调器来保持平衡。在一个实施例中，将衰减器放置在从解码器到解调器的反馈路径中。该衰减器控制反馈到解调器的非本征信息的強度和/或量。该衰减器能够采取规则的有效打孔器、不规则的有效打孔器、可变增益线性限幅器、可变增益非线性限幅器、可变增益乘法器、具有规则周期的限幅器/乘法器和具有伪随机周期的限幅器/乘法器的形式。在另ー个示范实施例中，将衰减器放置在从解调器到解码器的前馈路径中以变更馈送到解码器的输入软值。控制到解码器的输入软值改变解码器在其自己的结果中可能具有的置信度，并且因此间接地衰减反馈到解调器的非本征信息的影响。前馈路径中的衰减器能够采取与上文所述的反馈路径中的衰减器相同的形式。在本发明的再一个实施例中，可以将衰减器放置在前馈和反馈路径二者中。
图I示出用于将信息序列编码和调制以便在无线通信信道上传送的示范传送器。图2示出用于将无线通信信道上接收的信号迭代地解调和解码以恢复传送的信息序列的示范接收器。图3示出使用速率二分之一、4状态码和八PSK调制来执行迭代解调和解码的接收器的块差错率。图4示出使用速率二分之一、8状态码和八PSK调制来执行迭代解调和解码的接收器的块差错率。图5示出根据本发明的一个实施例的在反馈路径中具有衰减器的使用迭代解调和解码的示范接收器。图6示出根据本发明的一个实施例的在前馈路径中具有衰减器的使用迭代解调和解码的示范接收器。图7示出使用根据本发明的一个实施例的在反馈路径和前馈路径二者中均具有衰减器的使用迭代解调和解码的示范接收器。图8示出用于使用反馈衰减对接收的信号进行迭代解调和解码的示范方法。图9示出迭代解调和解码的另一个示范方法，其中在解码失败的情况中选择性地采用反馈衰减。图10示出使用不同打孔表的迭代解调和解码的示范方法。图11示出根据ー个实施例的并行迭代解码器。图12示出根据ー个示范实施例的用作反馈衰减器输入的线性限幅器的输出。图13示出根据ー个示范实施例的用作反馈衰减器的非线性限幅器的输出。
图14示出根据ー个实施例的用作反馈衰减器的线性乘法器的输出。图15示出使用速率二分之一码以及8状态码，对应于1-8次迭代，根据ー个实施例的接收器的作为位能量噪声比的函数的块差错率。
具体实施例方式现在參考附图，图I示出用于将信息序列·s (幻编码和调制以便在无线通信信道上传送的传送器10的主要组件。传送器10包括编码器12、交织器14和调制器16。编码器12将循环冗余校验(CRC)位添加到信息序列以生成包括#个位的码字。编码器12然后将信息位连同冗余位编码以生成包括#个位的编码的信息序列，本文中称为码块。编码器的速率是足/#。在一些实施例中，编码器12使用低速率母码以生成包括#个位的编码的信息序列并打孔#_#个位以生成具有期望码率的码块。交织器14将该码块的位重新排序。在 一些实施例中，重新排序可以交织来自两个或多个码块的位。从交织器14输出的编码的位序列馈送到调制器16。调制器16将编码的位序列分成多群Z个位，并将每群的Z个位映射到包括f个符号的调制星座的对应符号。然后将所得调制符号z施加于载波，并在通信信道上传送。图2示出用于将传送器10传送的信号解调和解码的示范接收器50。接收器50包括解调器52、解交织器54、解码器56和交织器58。在接收器50的接收信号r是传送器10传送的信号z的失真版本。接收信号r的失真可能使得解调器52和解码器56生成位差错。在一些实例中，位差错的数量可能超过纠错码的纠错能力，并因此导致解码器未纠正的残余差错。根据本发明的一个实施例的接收器50使用迭代解调和解码过程来減少这些残余位差错。接收信号r馈送到解调器52，其执行接收符号到调制星座上的点的逆向映射，并以对数似然比(LLR)的格式输出#个位软值
的序列。解调器52生成的位软值/i (其反映通信信道导致的任何位差错)沿着前馈路
径前馈到解码器56。解码器56的工作是检测并纠正信道引起的位差错。由加法器60将位
软值几与从解码器52反馈的非本征信息ε k组合并由解交织器54将其重新排序。取解码
器56的角度而言，馈送到解码器56中的位软值在本文中称为输入软值(ISV)，表示为入
。解码器56使用编码方案的知识以根据彳^入生成原信息序列s (k)的估计|(1)。更具体
地来说,解码器56生成N个输出软值(OSV) 的序列，并作出硬判决以生成信息序列估
计 (众)。将输出软值i/:沿着反馈路径反馈，该反馈路径将解码器56的输出与解调器52的输入连接。反馈路径中的加法器62从输出软值减去馈送到解码器56中的输入软值ゑ入以生成#个非本征值ek的序列。由交织器58将非本征值ek重新排序，并将其反馈到解调器52。对于初始迭代，每个ek等于零，以使解调器52输出的位软值/Ii在解交织之后直接馈送到解码器56。在第二次迭代中，解调器52利用非本征值、并以接收的信号处理它们以便为解码器56产生新的ー组输入软值ベ。通过取从解调器52输出的位软值
K
并减去馈送到解调器52中的非本征值ε k来获得新的输入软值i入。
Λ.Λ图3示出使用速率二分之一、4状态卷积码和八PSK调制的图2中所示的解码器56的性能。该曲线图示出对应于I至8次迭代，作为位能量噪声比的函数的块差错率。如图3中所示，因为非本征信息从解码器56反馈到解调器52，所以块差错率随着迭代次数而降低。图4示出使用速率二分之一、8状态卷积码附以八PSK调制的图2中所示的解码器56的性能。图3和图4中考虑的解码器56之间的唯一差异是卷积码的状态的数量増加。因为图4中所考虑的解码器56使用具有更大纠错能力的码，所以将预期比图3中所考虑的解码器56执行得好。实际上，在第一次迭代之后，图4中所考虑的8状态解码器56产生比图3中所考虑的4状态解码器56低的块差错率。但是，在八次迭代之后，4状态解码器56的性能比8状态解码器56的性能好。8状态解码器56较之4状态解码器56相对差的性能是因为解码器56与解调器52之间的失衡所致。8状态解码器56的强判决趋于压倒解调器52，使得解调器52简单地确认解码器56已经作出的判決。图5-7示出多种接收器体系结构，包括衰减机制以衰减从解码器56反馈到解调器52的非本征信息ek的影响。为了方便，省略图2中示出的解交织器54和交织器58，但是应该理解它们是存在的。在图5中，将衰减器64放置在从解码器56到解调器52的反馈路径上。该衰减器64设计成減少反馈到解调器52的非本征值ε k的強度和/或数量。正如下文更详细描述的，衰减器64能够采取规则的有效打孔器(puncturer)、不规则的有效打孔器、可变增益线性限幅器(limiter)、可变增益非线性限幅器、可变增益乘法器、具有规则周期的线性/乘法器和具有伪随机的线性/乘法器的形式。在图6中所示的实施例中，将衰减器66放置在从解调器52到解码器56的前馈路径中。在本实施例中，衰减器66改变馈送到解码器52的输入软值^入的強度和/或数量。
通过调整馈送到解码器56的输入软值八，解码器56作出的判决将不那么强，并且反馈到
Λ
解调器52的非本征值ek将因此对解调器52的影响较小。因此，本实施例中的衰减器66通过调整或控制到解码器56的输入软值i入来间接地控制非本征值ε k的影响。
A在图7中所示的实施例中，将第一衰减器64放置在从解码器56到解调器52的反馈路径中，以及将第二衰减器66放置在从解调器5 2到解码器56的前馈路径中。第一衰减器64调整从解码器56反馈到解调器52的非本征值ε k，而第二衰减器66调整或控制从解
调器52馈送到解码器56的输入软值i入。图8示出具有反馈衰减的迭代解码和解调的示范方法。能够将图8中所示的方法与图5-7中所示的任何接收器体系结构结合来使用。解调器使用来自解码器的非本征信息来将接收的信号迭代地解调以生成输入软值(框102)。解码器56将输入软值解码以生成输出软值，并作出硬判决以产生信息序列的估计(框104)。通过从输出软值减去输入软值以生成反馈到解调器的非本征信息(框106)。使用下文描述的ー个或多个衰减方法来将非本征信息对解调器生成软值的影响衰减(框108)。在本发明的一个示范实施例中，如图5和图6中所示的反馈路径中的衰减器64使用本文中称为有效打孔的技术来減少 从解码器56反馈到解调器52的非本征值ε k的数量。能够依靠存储在接收器50的存储器中的打孔表来实现有效打孔。对于每次迭代，打孔表存
儲#个打孔值，其与从解码器56反馈的#个非本征值ε k 一一对应。等于零的打孔值
和第k个位置指示对应的非本征值ek被打孔。非本征值的打孔由如下给出
权利要求
1.一种用于对接收信号进行迭代解码的接收器，所述接收器包括 解调器，用于基于所述接收信号和非本征信息迭代地生成输入软值； 解码器，用于将来自所述解调器的输入软值迭代地解码以生成输出软值和对应的码字； 反馈路径，将所述解码器的输出连接到所述解调器的输入以将所述非本征信息反馈到所述解调器；以及 前馈路径和所述反馈路径的至少其中之一中的衰减器，用于基于所执行的迭代次数将 所述非本征信息对所述解调器生成所述输入软值的影响衰減。
2.如权利要求2所述的接收器，其中所述非本征信息包括表示所述输入软值与所述输出软值中的相应输出软值之差的一组非本征值。
3.如权利要求2所述的接收器，其中所述衰减器设在所述反馈路径中以用于将反馈到所述解调器的非本征值衰減。
4.如权利要求3所述的接收器，其中所述衰减器包括打孔器，所述打孔器配置成基于所执行的迭代次数来将从所述解码器反馈到所述解调器的非本征值打孔。
5.如权利要求3所述的接收器，其中所述衰减器包括可变增益限幅器，所述可变増益限幅器用于基于所执行的迭代次数来限制从所述解码器反馈到所述解调器的非本征值。
6.如权利要求5所述的接收器，其中所述可变増益限幅器的増益和限制电平的至少其中之一基于所执行的迭代次数而变化。
7.如权利要求3所述的接收器，其中所述衰减器包括可变增益乘法器，所述可变増益乘法器用于基于所执行的迭代次数来变化从所述解码器反馈到所述解调器的非本征值的増益。
8.如权利要求3所述的接收器，其中将第二衰减器设在所述前馈路径中，以衰减从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值。
9.如权利要求8所述的接收器，其中所述第二衰减器包括打孔器，所述打孔器配置成基于所执行的迭代次数来将从所述解码器反馈到所述解调器的输入软值打孔。
10.如权利要求8所述的接收器，其中所述衰减器包括可变增益限幅器，所述可变增益限幅器用于基于所执行的迭代次数来限制从所述解码器反馈到所述解调器的输入软值。
11.如权利要求10所述的接收器，其中所述可变増益限幅器的増益和限制电平的至少其中之一基于所执行的迭代次数而变化。
12.如权利要求8所述的接收器，其中所述衰减器包括可变增益乘法器，所述可变增益乘法器用于基于所执行的迭代次数来变化从所述解码器反馈到所述解调器的输入值的増益。
13.如权利要求I所述的接收器，其中将所述衰减器设在所述前馈路径中，以衰减从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值。
14.如权利要求13所述的接收器，其中所述衰减器包括打孔器，所述打孔器配置成基于所执行的迭代次数来将从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值打孔。
15.如权利要求13所述的接收器，其中所述衰减器包括可变增益限幅器，所述可变增益限幅器用于基于所执行的迭代次数来限制从所述解调器反馈到所述解码器的输入软值。
16.如权利要求15所述的接收器，其中所述可变増益限幅器的増益和限制电平的至少其中之一基于所执行的迭代次数而变化。
17.如权利要求13所述的接收器，其中所述衰减器包括可变增益乘法器，所述可变增益乘法器用于基于所执行的迭代次数来变化从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值的増益。
18.如权利要求I所述的接收器，其中所述衰减器配置成生成多个版本的非本征值。
19.如权利要求18所述的接收器，其中所述解调器配置成根据不同版本的非本征值来生成多组输入软值；以及其中所述解码器配置成将所述多组输入软值解码以生成多组输出软值。
20.如权利要求18所述的接收器，包括根据不同版本的所述非本征值生成多组输入软值的两个或多个并行解调器，以及用于将来自相应解调器的所述输入软值解码的两个或多个并行解码器。
21.如权利要求20所述的接收器，还包括仲裁器，所述仲裁器在所述解码器产生的两个或多个有效码字之间进行选择。
22.如权利要求I所述的接收器，其中所述衰减器配置成生成多个版本的输入软值。
23.如权利要求22所述的接收器，其中所述解码器配置成将所述多组输入软值解码以生成多组输出软值。
24.如权利要求22所述的接收器，包括用于将来自所述衰减器的所述多组输入软值解码的两个或多个并行解码器。
25.如权利要求24所述的接收器，还包括仲裁器，所述仲裁器在所述解码器产生的两个或多个有效码字之间进行选择。
26.如权利要求I所述的接收器，还包括控制逻辑，所述控制逻辑停止对所述接收信号的迭代解码，以响应输出码字是有效的确定。
27.一种用于对接收信号进行迭代解码的方法，所述方法包括 在解调器中使用从解码器反馈的非本征信息将所述接收信号迭代地解调以生成输入软值； 将来自所述解调器的输入软值迭代地解码以生成输出软值和对应的码字； 根据所述解码器生成的输出软值来生成非本征信息；以及 基于所执行的迭代次数来将所述非本征信息对所述解调器生成所述输入软值的影响衰减。
28.如权利要求27所述的方法，其中根据所述解码器生成的输出软值来生成非本征信息包括，生成表示所述输入软值与所述输出软值中的相应输出软值之差的ー组非本征值。
29.如权利要求28所述的方法，其中基于所执行的迭代次数来将所述非本征信息对所述解调器生成所述输入软值的影响衰减包括将反馈到所述解调器的非本征值衰減。
30.如权利要求29所述的方法，其中将反馈到所述解调器的非本征值衰减包括，基于所执行的迭代次数来将从所述解码器反馈到所述解调器的非本征值打孔。
31.如权利要求29所述的方法，其中将反馈到所述解调器的非本征值衰减包括，在可变增益限幅器中，基于所执行的迭代次数来限制从所述解码器反馈到所述解调器的非本征值。
32.如权利要求31所述的方法，还包括基于所执行的迭代次数来变化所述可变増益限幅器的増益和限制电平的至少其中之一。
33.如权利要求29所述的方法，其中将反馈到所述解调器的非本征值衰减包括，在可变增益乘法器中，基于所执行的迭代次数来变化从所述解码器反馈到所述解调器的非本征值的增益。
34.如权利要求29所述的方法，还包括将从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值衰减。
35.如权利要求34所述的方法，其中将从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值衰减包括，基于所执行的迭代次数来将从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值打孔。
36.如权利要求34所述的方法，其中将从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值衰减包括，在可变增益限幅器中，基于所执行的迭代次数来限制从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值。
37.如权利要求36所述的方法，还包括基于所执行的迭代次数来变化所述可变増益限幅器的増益和限制电平的至少其中之一。
38.如权利要求34所述的方法，其中将从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值衰减包括，在可变增益乘法器中，基于所执行的迭代次数来变化从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值的增益。
39.如权利要求27所述的方法，其中基于所执行的迭代次数来将所述非本征信息对所述解调器生成所述输入软值的影响衰减包括，将从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值衰减。
40.如权利要求39所述的方法，其中将从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值衰减包括，基于所执行的迭代次数来将从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值打孔。
41.如权利要求39所述的方法，其中将从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值衰减包括，在可变增益限幅器中，基于所执行的迭代次数来限制从所述解码器馈送到所述解调器的输入软值。
42.如权利要求41所述的方法，还包括基于所执行的迭代次数来变化所述可变増益限幅器的増益和限制电平的至少其中之一。
43.如权利要求39所述的方法，其中将从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值衰减包括，在可变增益乘法器中，基于所执行的迭代次数来变化从所述解调器馈送到所述解码器的输入软值的增益。
44.如权利要求27所述的方法，包括生成多个版本的非本征值。
45.如权利要求44所述的方法，包括根据不同版本的非本征值生成多组输入软值；以及将所述多组输入软值解码以生成多组输出软值。
46.如权利要求44所述的方法，包括在并行解调器中，根据不同版本的所述非本征值来生成多组输入软值，以及在两个或多个并行解码器中，将来自相应解调器的所述输入软值解码。
47.如权利要求46所述的方法，还包括在所述并行解码器产生的两个或多个有效码字之间进行选择。
48.如权利要求27所述的方法，包括生成多个版本的输入软值。
49.如权利要求48所述的方法，包括将所述多组输入软值解码以生成多组输出软值。
50.如权利要求48所述的方法，包括在两个或多个并行解码器中，将来自所述衰减器的所述多组输入软值解码。
51.如权利要求50所述的方法，还包括在所述并行解码器产生的两个或多个有效码字之间进行选择。
52.如权利要求27所述的方法，还包括停止对所述接收信号的迭代解码，以响应输出码字是有效的确定。
全文摘要
迭代解调器和解码器使用反馈衰减来保持解调器与解码器之间的适合平衡。通过衰减从解码器反馈到解调器的非本征信息的影响以防止解码器的强判决压倒解调器来保持平衡。
文档编号H03M13/29GK102668385SQ201080060127
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月15日 优先权日2009年12月30日
发明者A.S.哈伊拉拉, G.E.博顿利, 郑荣富 申请人:瑞典爱立信有限公司