专利名称：按需迭代解码的制作方法
技术领域：
本发明涉及多用户检测解调系统(MDDS)中信号的迭代解码，例如一个无线数字通信系统基地台中信号的迭代解码。
近来通信理论(应用turbo原理)的进展已经表明，某些数字通信系统，包括与接收器相连的许多无线通信用户，通过对接收数据施行迭代解码处理，可以提高解码信号的质量。尤其是，1997年德国波恩的EPCC杂志10月刊307至312页发表了Bauch,Khorram和Hagenauer等人撰写的“无线通信系统中的迭代均衡和解码”一文，该文讨论了把turbo原理应用于对移动无线信道传送的编码数据进行迭代解码的问题。为了与迭代解码相适应，发送的信号必须采用至少两个要么串连要么并连的代码进行编码。
信号在第一个解码步中即被解，其中第一解码器用于解内码，第二解码器用于解外码，并在硬判决值的可靠性基础上输出软输出值。在第一次迭代中，重复以上解码步骤，并且它们的软输出值被用作第一和第二解码器的输入值。
在应用于移动通信系统这个特定场合下，信道编码器和码间干扰(ISI)信道可视为串行编码系统，其中信道编码器用作外编码器，ISI信道用作一内部、速率1、块编码器。因此，迭代解码尤其适于应用到欧洲无线数字蜂窝标准“GSM”上，该标准器“GSM”带有能进行内部解码处理的均衡器和能进行外部解码处理的解码器。在恶劣的通信信道条件(低SNR，衰落，多径传播，等等)下，随着每一次迭代解码步的进行，误码率(BER)可以进一步降低，直到到达误码率的底限。基地台接收到的信号被均衡以提供所接收的编码位的软判决值。
经若干次重复解码步后，接收信号的误码率被降低。但是，每一次迭代解码过程会消耗资源，比如存储器、计算时间和占用专用集成电路(ASIC)。在一个实际基地台中，可平行解码的信号数量受可用信号处理单元的数目限制；在每个SPU中装备迭代解码硬件，如数字信号处理器(DSP)，以及软件，将显著地增加基地台的费用和复杂性。
根据本发明的第一个方面提供的信号迭代解码装置包括一个信号处理单元；和对上述信号进行至少一次迭代解码处理的迭代解码资源，其特征在于，迭代解码资源置于中心池，并且在需要迭代解码时被分配给上述信号处理单元中。
每个MDDS用户可有不同的服务质量(QoS)要求，如，不同的BER和由不同通信业务引起的延迟时间约束不同。例如话音通信对BER的要求最宽松(比如能允许许多错误)而对延迟时间约束要求最高(比如在双向呼叫中不允许长时间的等待)；图像通信对BER要求较严，对延迟时间约束要求较严；数据通信(如无线网络的网页浏览)对BER要求最严而对延迟时间约束要求最宽松。由于同基地台的距离不同，传播环境不同，并且如果移动，速度不同，所以每个用户与基地台联系所用的信号质量(如SNR)，多径传播和衰落也不相同。
本发明的优点在于，对每个用户采用不同数量的迭代解码步来达到目标QoS要求。
本发明的实施方式如下所示，用移动蜂窝通信系统为例，参照下图，其中
图1简略地表示根据本发明可供MDDS使用的移动台；图2简略地表示采用现有技术的基地台；图3表示根据现有技术的多用户移动无线通信系统的略图；图4详细地表示出根据本发明的多用户信号处理设备；图5描述了信号通过空中接口的传播；图6是信号通过空口接口传播的另一种表示。
终端用户设备比如移动台，可用任何一种通信协议与最近的基地台通过空中接口的多个通信信道相联系。图1简略地表示移动台中语音信息被话筒10接收，并且由模拟-数字(A/D)转换器11转换成数字数据流。然后，根据移动蜂窝通信系统所要求的通信协议，该数据流采用编码/调制器12被相应地编码和调制。此编码数据流随后由数字-模拟(D/A)转换器13转换为模拟信号，并且由上变频器14向上转换到合适的无线频率。数据信号在发射机15中功率放大，并且由天线16发射到通信信道上，通过空中接口到达本地基地台。如果要求移动台发送一个信号而不是语音(如电子邮件、传真等等)，数据将直接通过数据线17以数字格式馈给编码/调制器12。
如图2所示，发送的信号由基地台接收，解调和解码。接收天线20和接收器21产生模拟信号，该信号由下变频器22进行功率放大并解调到适于进一步处理的频率。信号随后由A/D转换器23数字化，并通过迭代路径25由均衡器(26)和解码器(27)来解调(24)，和迭代解码，产生改进信号。A/D转换器23、解调器24、均衡器26和解码器共同组成信号处理单元(SPU)28，用于对接收信号进行数字基带处理。在GSM中，数据以150比特的脉冲串方式传送，每一脉冲串被迭代解码。如果采用其他通信协议，那么为了迭代解码数据就被处理成数据块或组。随后改进信号传至基地台控制器29,29决定该信号是否适于接向，比如公共交换电话网或是其它移动交换中心。基地台控制器与基地台发射机设备(未标出)相连，该发射机设备将信息或其他控制信号传回移动台。
图3示出了一个根据现有技术的多用户系统，它包括多个移动台(1,2,…,k)，每个台有不同的QoS要求和不同的信道状况。该系统还包括一个基地台，该基地台包括许多信号处理单元(SPU)28a,28b,…28k和一个SPU选择器32以及由它们共同组成的一个多用户信号处理单元30。与基地台相连通的移动台数量受可用SPU的数量所限制。每个SPU在迭代解码途径25中要求有复杂的数字信号处理器DSP，而每个DSP在每个SPU中又被复制，这会导致基地台费用非常昂贵。
图4示出了一个根据本发明的多用户信号处理设备30，包括一个选择器32、多个迭代信号处理单元(ISPU)40a,40b,…40k和软硬件资源池41，该池中间资源用于基地台接收到的信号的迭代解码。该池包括许多DSP，存储器和贮存在专用软件上用于迭代解码的算法。每个ISPU通过调度控制单元(SCU)42a,42b,…42k申请池中的资源。信号由天线20，接收器21和下变频器22(图4未示出)接收、放大和向下变频之后，即被选择器32分配给了一个ISPU。ISPU用A/D转换器(23a,23b,…23k)将信号数字化，用解调器(24a,24b,…24k)将信号解调。一个简单解码器给SCU一个基本位估计值。误码率由估计器(44a,44b,…44k)估计出，抽样器从信号中选取有关QoS要求和呼叫优先权的信息。该信息反馈回SCU，以便从资源池申请到合适的资源。BER估计和信息抽取继续进行，使得SCU根据不同的信号处理要求动态地改变所申请的资源。一旦BER和QoS达到可接受水平，信号将如上所述从ISPU送出到基地台控制器29。
分配给特定ISPU的资源在呼叫过程中可被动态更新，要么连续地要么按一定步长(如每5秒钟一次)进行。获得目标信号质量所需的迭代次数在呼叫过程中依赖于，比如信号的传播环境而改变。同样地，移动台的QoS要求在呼叫过程中也会因为通信业务量的波动而变化。例如，一个移动台在为修改电子邮件而进行的数据交换中，下载数据和上载数据就有不同的QoS要求。
在图4中，每个SCU从局部信息入手，即从QoS约束和当前资源池中可用资源入手开始迭代解码过程。在先到先给的原则上进行资源配置，资源池在必要时会从特定的SCU中调动资源，并且需要一个中心资源配置控制器。该中心SCU控制器用于辨识应受到优先考虑的呼叫，例如，紧急服务，并且适当地配置资源。
另一方面，SCU之间可互连，因而每个SCU可从整体信息入手开始迭代解码。因此，SCU能够相互交换或协调资源池中的资源，以便最合理地利用可用资源。这种可供选择的方法在这样一些系统中有显著的优点，这些系统的资源池总是被完全占用并且许多呼叫具有同等的优先权。尽管中心SCU控制器并不是必需的，但是如果没有它，每个SCU的执行过程将变得更加复杂。
一个典型呼叫既可由移动台也可由基地台发起。在任何一种情况下，所发起的呼叫在到主传输信道的不同信道上进行，通过该信道在基地台同移动台之间变换数据。第k个移动台建立一次呼叫，由选择器32配给一个位于多用户信号处理设备30中的第k个ISPU。在呼叫建立期间，SCU(24k)采用简单解码器、误码率估计器(44k)和信息抽样器(45k)来判定呼叫的起始QoS要求和呼叫的优先权。根据这些参数，SCU通过数据线46申请资源池中的DSP和存储资源。每个输入的数据“块”通过数据线46送入资源池。在资源池中多次重复地进行迭代解码过程，直到达到所要求的误码率或者最大延迟时间快要被超过时为止。然后，改进信号由数据线47返回SCU,SCU将数据传出到基地台控制器29。如果延迟地间限制很紧，SCU可申请多个DSP和存储器组，使多个迭代解码过程同时进行。在呼叫中SCU采用简单解码器、BER估计器和信息抽样器以动态地调整资源配置。例如，如果信号质量提高了，那么达到在满足规定的延迟时间约束条件下的BER要求，所需的重复次数和迭代处理过程要少些。相反地，信号质量降低使满足规定延迟时间约束下的BER要求所需的重复次数和迭代处理过程要多些。当呼叫中止，被配用的资源即回到存储池，可被基地台接收的下一次呼叫所用，或者为正在等待更多可用资源的低优先权的已经建立的呼叫所用。
图5表示数字信号通过空中接口由移动台向基地台传送，其中通信信道用作内编码器。图6表示数字信号通过通信信道传送，也是通过空中接口，但其中使用了两个编码器(内部和外部)。各种不同的迭代解码途径如图所示。
上述是对该发明的示例性说明，该发明的其它实施方式对熟练的技术人员来说将一目了然。例如，SCU的功能可由中心设备执行，而BER估计器和抽样器的功能可在中心资源池中进行。系统可采用许多不偏离本发明精神的通信协议中的任何一个。
权利要求
1．信号迭代解码的设备，包括一个信号处理单元；和对一个信号进行至少一次迭代解码处理的迭代解码资源，其特征在于，迭代解码资源位于中心资源池，当需要迭代解码处理时被配置给信号处理单元。
2．如权利要求1所述的设备，其特征在于，采用了多个信号处理单元，每个都与中心资源池相连通。
3．如权利要求1所述的设备，其特征在于，每个信号处理单元都包含一个控制单元，该控制单元可从中心资源池获得迭代解码资源。
4．如权利要求3所述的设备，其特征在于，根据从各自的控制单元发出的请求，每个信号处理单元可从中心资源池分配得到迭代解码资源。
5．如权利要求4所述的设备，其特征在于，配置给信号处理单元的迭代解码资源在解码过程中可被修改变动。
6．信号迭代解码方法，包括下列步骤接收一个待解码信号，用迭代解码资源进行至少一次迭代解码处理，其特征在于，在需要迭代解码处理时，迭代解码资源向中心资源池请求并获得分配。
7．如权利要求6所述的方法，其特征在于，可以接受多个信号进行解码。
8．如权利要求7所述的方法，其特征在于，配置的迭代解码资源在信号解码过程中可以被修改变动。
全文摘要
提供了信号迭代解码的设备和方法。设备包括信号迭代解码所需的中心资源池中的资源。该中心资源池可以进行多个迭代解码过程,根据请求和可用资源,每个过程被配置一个信号处理单元。
文档编号H03M13/29GK1237045SQ99101380
公开日1999年12月1日 申请日期1999年1月26日 优先权日1998年1月27日
发明者卡勒·鲁西, 思德·奥恩·姆塔巴, 马格努思·山德尔, 鲍尔·埃德瓦·斯乔西, 斯蒂芬·特恩·布林克, 阎冉红 申请人:朗迅科技公司