专利名称：在移动通信系统中带有增益控制器的解码器的制作方法
技术领域：
本发明涉及本发明通常涉及一种在移动通信系统中用于接收器的级联重复解码器，特别涉及一种带有增益控制器的重复解码器，该增益控制器用于控制从移动通信系统中的一个组件解码器输出的非本征(extrinsic)信息信号的增益。
2．相关技术说明一些未来移动通信系统诸如IMT-2000(CDMA2000)和UMTS(通用移动通信系统)希望使用一种turbo(快速)编码，这就需要一种重复解码器。Turbo编码也用于卫星通信系统中，用于深空通信系统的级联卷积编码、级联块编码或者乘积卷积编码需要一种重复解码器。
一个典型的重复解码器由连续级联的多个组件解码器构成。每个组件解码器是一个SISO(软输入、软输出)、SOVA(软输出Viterbi算法)或MAP(最大后验概率)解码器。
对一个具有两个组件解码器的turbo解码器进行举例说明。前端的组件解码器称为第一组件解码器，后端的组件解码器称为第二组件解码器。
第一组件解码器接收系统编码信号、第一奇偶校验信号和第一非本征信息信号来进行解码，并输出一个解码信号，该信号包括系统编码信号分量和表示解码结果的新的非本征信息的可靠值分量(在下文中，作为第二非本征信息)。第二组件解码器从第一组件解码器接收初级解码信号及接收无线信道上的奇偶校验信号中的第二奇偶校验信号，用来解码，并输出次级解码信号，该信号包括第一非本征信息信号分量，该分量表示次级解码结果的新的非本征信息。第一非本征信息信号分量反馈到第一组件解码器的输入。
如上所述，传统的turbo解码器，对带有从每个组件解码器产生的非本征信息的接收信号进行解码，而不管信道状态。
发明简述因此，本发明的一个目的是提供移动通信系统中的具有多个组件解码器和一个增益控制器的重复解码器，其中，增益控制器用于根据信道状态来控制由组件解码器产生的非本征信息信号的增益。
本发明的另一个目的是提供一种具有多个组件解码器和一个增益控制器的重复解码器，其中，增益控制器用于根据信道状态以固定的衰减值控制由组件解码器产生的非本征信息信号的增益，以便使移动通信系统中的解码达到最优化。
依照本发明的一个方面，重复解码器包括一个第一组件解码器，用于接收第一非本征信息信号、第一奇偶校验信号和系统编码信号，它对接收信号中的系统编码信号进行解码，并产生一个含有第二非本征信息分量的初级解码信号，其中，第一和第二非本征信息信号用于减少输入信号中的噪声；一个第二组件解码器，用于接收来自第一组件解码器的初级解码信号和第二奇偶校验信号，它对接收信号中的解码信号进行解码，并产生一个含有第一非本征信息信号的次级解码信号；一个增益控制器，连接在第一和第二组件解码器之间，用于衰减从第一组件解码器接收到的解码信号的第二非本征信息信号。
依照本发明的另一个方面，重复解码器包括一个第一组件解码器，用于接收第一非本征信息信号、第一奇偶校验信号和系统编码信号，它对接收信号中的系统编码信号进行解码，并产生一个含有第二非本征信息分量的初级解码信号，其中，第一和第二非本征信息信号用于减少输入信号中的噪声；一个第二组件解码器，用于接收来自第一组件解码器的初级解码信号和第二奇偶校验信号，它对接收信号中的解码信号进行解码，并产生一个含有第一非本征信息信号的次级解码信号；一个增益控制器，连接在第一和第二组件解码器之间，用于衰减从第二组件解码器接收信号中的第一非本征信息信号。
依照本发明的另一个方面，重复解码器包括一个第一组件解码器，用于接收第一非本征信息信号、第一奇偶校验信号和系统编码信号，它对接收信号中的系统编码信号进行解码，并产生一个含有第二非本征信息分量的初级解码信号，其中，第一和第二非本征信息信号用于减少输入信号中的噪声；一个第二组件解码器，用于接收来自第一组件解码器的初级解码信号和第二奇偶校验信号，它对接收信号中的解码信号进行解码，并产生一个含有第一非本征信息信号的次级解码信号；一个第一增益控制器，连接在第一和第二组件解码器之间，用于衰减从第一组件解码器接收到的初级信号中的第二非本征信息信号；一个第二增益控制器，连接在第一和第二组件解码器之间，用于衰减从第二组件解码器接收到的次级信号中的第一非本征信息信号。
附图简述通过结合附图进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特性、优点将会变得更加清楚，其中
图1是根据本发明的实施例的移动通信系统中的一个接收器的方块图，该接收器包括一个带有增益控制器的重复解码器；图2是图1所示的重复解码器的一个实施例的方块图；图3是图1所示的重复解码器的另一个实施例的方块图；图4是根据本发明的一个实施例，表示相对于增益控制值的位误码率(BER)的示意图；图5是根据本发明的一个实施例，表示相对于增益控制值的帧误码率(FER)的示意图；图6是根据本发明的实施例，表示相对于信噪比(SNR)的BER／FER的示意图，其中，信噪比用作从增益控制中得到的增益控制值。
优选实施例详细说明以下参考附图对本发明的优选实施例进行描述。由于众所周知的功能或结构会在不必要的细节上模糊本发明，所以在以下的描述中不再详细说明。
根据本发明的不同优选实施例，可以通过从下列固定值中确定一个增益控制值来控制由组件解码器产生的非本征信息信号的增益，这些固定值由仿真或数值结果得到SNR；能量噪声比(Eb／No)；非本征信息函数；使用目标测量作为非本征信息方差的适应算法；或者上述四种方法的组合。用于确定增益控制值的每一来源对应于增益控制的一种方法第一种方法采用基于SNR以经验确定的最优常量；第二种方法采用与Eb／No成反比的增益值；第三种方法采用非本征信息方差的函数；第四种方法采用目标测量作为非本征信息方差。
图1是根据本发明的实施例，在移动通信系统中的一个带有增益控制器的重复解码器的方块图。参考图1和图2，根据第一和第二种方法将对重复解码器的构造和操作进行说明。图3将描述根据第三种方法的重复解码器的操作。
在图1中，控制器10提供对重复解码器的总体控制。存储器30存储重复解码器的环境建立信息和由SNR或Eb／No确定的增益控制值。传输信道40从发送器接收数据。解调器50对传输信道40上接收信号进行解调。信道解交织器60解扰从信道解调器50接收到的解调后的信号并且输出系统编码信号和多个奇偶校验信号。重复解码器70包括多个连续级联的组件解码器，并对从信道解交织器60接收到的系统编码信号和多个奇偶校验信号以及多个非本征信息进行重复地解码，所述多个非本征信息的增益由从控制器10接收的增益控制值控制，增益控制值依赖于传输信道40的状态。重复解码器70控制在用从控制器输出的增益控制值进行解码后，增加的非本征信息分量的增益以便于解码。重复解码器70的构造将参考图2和图3进行详细描述。
重复解码器70按照从控制器10接收的重复数控制信号，对对应于信息消息的N位用户数据(系统编码信号和奇偶校验信号)进行重复解码。一旦接收到在传输信道40上的一个N位长度的帧信号，则解调器50就对接收到的帧信号进行解调。信道解交织器60解扰从解调器50接收到的解调数据并向重复解码器70输出系统编码信号和奇偶校验信号。信道状态分析器20检测一个可变的信道环境因子，即SNR或Eb／No，并将其馈给控制器10。然后，控制器10向重复解码器70输出一个增益控制值，该值采用从存储器30接收到的信道状态和基于重复解码器环境信息的重复解码数来确定。在此，不管信道状态如何都能固定增益控制信号的值。重复解码器70基于增益控制信号处理非本征信息信号的增益，并使用重复解码数对从信道解交织器60接收信号进行解码。
图2是根据本发明的实施例，在移动通信系统中带有增益控制器的重复解码器70的一个实施例的方块图。假设重复解码器70有两个组件解码器。图2对应于增益控制的第一和第二种方法。因为第一和第二组件解码器除了有不同的输入值外其操作是相同的，所以它们可以集成为一个单独的解码器。
图1的重复解码器70包括一个第一组件解码器101、一个第二组件解码器105、一个第一增益控制器115、一个第二增益控制器117、一个交织器103、两个解交织器109和111以及一个多路分解器(DEMUX)107。
假设图1的信道解交织器60输出系统编码信号Xk和奇偶校验信号Yk，Yk中包含第一和第二奇偶校验信号Y1k和Y2k，第一组件解码器101从DEMUX107接收Xk和Y1K，从解交织器109接收第一非本征信息，对Xk进行解码并输出一个初级解码信号。解码后的输出包括一个已解码的Xk分量、一个第一非本征信息分量和一个新增加的关于解码结果的非本征信息分量(第二非本征信息信号)。减法器102从初级解码信号(Xk+EXT1+EXT2)中删除Xk分量和第一非本征信息分量，并向第一增益控制器115输出唯一的第二非本征信息信号。
第一增益控制器115使用预定的增益控制值控制第二非本征信息信号的增益并将增益已被控制的第二非本征信息信号输出到加法器104。用于控制增益的增益控制值由图1的控制器10提供或者被设置为一个固定值。这个固定值根据不同的信道状态由实验方法获得。下面描述的用于图4和图5的固定值约为1．7。加法器104将从第一组件解码器101的输入端接收到的Xk与增益被控的第二非本征信息信号相加。交织器103对加法器104的输出进行交织处理。
第二组件解码器105对从交织器103接收到的已交织处理过的信号和从DEMUX107接收到的Y2k进行解码，并输出一个次级解码信号，该信号包括Xk分量、第二非本征信息信号分量和从第二组件解码器105中新产生的第一非本征信息信号分量。第二减法器106从交织器103接收交织处理后的Xk和经增益控制后的第二非本征信息，从第二组件解码器105接收次级解码信号，从次级解码信号(Xk+EXT1+EXT2)中删除第二非本征信息信号分量EXT2和Xk分量，并向第一组件解码器101输出唯一的第一非本征信息信号分量EXT1。解交织器109对从第二减法器106接收到的第一非本征信息信号进行解交织处理。解交织器111对从第二组件解码器105接收到的次级解码信号进行解交织处理。解交织器109和111用于对交织器103的交织输出序列按其原来的顺序进行重新排序。
若没有交织器103，则不需要解交织器109和111。没有交织器103时，第二增益控制器117从解交织器109或从第二减法器106接收第一非本征信息信号，用从图1中控制器10接收到的增益控制值或固定值来控制第一非本征信息信号的增益，并将经增益控制后的第一非本征信息信号馈给第一组件解码器101。当控制从组件解码器101和105输出的第一和第二非本征信息信号的增益时，只有两者之一能够被控制。第一和第二增益控制器115和117或者使用同样的增益控制值或者使用不同的增益控制值。
对于预定时间的度量值Mt，由第一或第二增益控制器115或117分别在第一或第二组件解码器101或105中累计得到，其计算如下Mt=Mt-1+ut≡Lc≡Yt,1+Σj=2NXi,j≡Lc≡Ytj+G≡ut≡L(ut)·········(1)]]>其中，Mt是时间t内的累计度量值，ut是用于系统位的代码字，Xt，j是用于奇偶校验位的代码字，Yt，j是在信道上接收到的值，Lc是信道可靠性非本征信息，L(ut)是对于时间t的先前非本征信息，G是增益控制值。
在五种确定增益的方法的第一和第二种方法中，采用了SNR和Eb／No。
在第一和第二种方法中，即，在图1的接收器中基于SN-R和Eb／No，控制器10产生增益控制值G。第一种方法使用实验确定的最优常量用作增益控制值，由下式给出G=constant-1(1≤constant≤2．5)……(2)其中，为所有的SNR设置常量的范围。当SNR用作一个SOVA组件解码器的增益控制值时，将仿真结果列表如表1所示。(表1)
表1可以储存在存储器30中的一个数据库中并由控制器10控制，如图1和图2所示。(表2)
表2可存储在由控制器10控制的存储器30的数据库中在第二种方法中，G是一个反比于Eb／No的值，由下式计算G=M≌(Eb／No(dB))-1……(3)其中，M是一个常量。例如，Eb／No=1dB→G=M，Eb／No=2dB→G=M／2。
从SOVA组件解码器得到的仿真结果列于表2中。
在第一和第二种方法中由实验得到的值可以储存在存储器30的数据库中并作为一个最优的增益控制值分别馈给第一和第二增益控制器115和117。由表2指出当增益控制因子是1．7时获得最优的BER和FER。因此，根据这些仿真结果，增益控制值应固定为1．7。
以下提供的数据是在下列条件下产生的1．IMT-2000F-SCH RS2；2．编码率1／4；3．帧长568位(纯信息552位+16个CRC校验位)；4．附加高斯白噪声(AGWN)信道；
5．终止on；6．浮选点仿真；7．8次重复；8．仿真停止标准帧出错数1000；9．输入数据随机数据。
对于第三种方法，增益控制值由一个非本征信息方差的函数确定，计算如下 其中，N是信息的位数，Ext(i)是非本征信息。
依照第三种方法，分别在第一和第二增益控制器115和117各自的输入端提供第一和第二增益控制值检测器121和120，如图3所示，以便它们得到采用等式4导出增益控制值并将其输出到增益控制器115和117，从而控制非本征信息Ext(i)的增益。例如，BER估算适应算法包括LMS(最小均方)算法和修正LMS算法。
在第四种方法中，使用下列三个函数可计算等式4中的e／N。
增益控制检测器121使第一组件解码器101输入端的Xk和其输出端的信息进行硬判决解码，比较硬判决值，并检测生成的BER。如果输入到第一组件解码器101的信息位数为N并且信息位和解码数据位的差为e，则BER就是e／N。当e／N变小时，这意味着第一组件解码器101执行解码较差，就不必为产生的非本征信息分配较大的增益。当e／N变大时，则分配一个较大的增益(高可靠性)。一个预定的增益可以通过一个BER的函数来调整，BER由在组件解码器的输入端对BER的估算产生，从而提高了解码性能。如图3所示，增益控制值检测器121可使用Yk作为增益控制的另一个非本征信息。
因此，第一增益检测器121的增益G1由三个函数之一计算。函数1 类似地，第二增益检测器120比较加法器104和解交织器109的输出并由等式5计算增益。
第五种方法采用一个目标测量作为非本征信息的方差，控制多个适应算法中的增益。
如上所述，通过控制从组件解码器输出的非本征信息的增益减小BER和FER。图4、图5和图6显示了由上述仿真环境产生的仿真结果。
根据本发明的一个实施例，图4和图5说明在正常情况(没有增益控制器的重复解码器)下和增益控制情况(带有增益控制器的重复解码器)下的相对于增益值的BER和FER测量，其中，在Eb／No的1．0、1．5和2．0dB处增益受控。在此，从1．5到2．0范围之内每隔0．1的增益控制值就测量一次BER和FER。
由图4指出带有增益控制器的重复解码器显示出比一般重复解码器更低的BER，特别在增益控制因子为1．7到1．9时。由图5指出带有增益控制器的重复解码器显示出比一般重复解码器更低的FER，特别在增益控制因子为1．6到1．7时。
图6是比较正常情况下性能和增益控制情况下性能的示意图。在此，由用作增益控制因子的SNR来划分非本征信息输出，并且由此生成的值用作下一端的输入。在Eb／No为0．5dB和1dB之间，与正常情况相比较，增益控制情况显示出较差的性能。由上述两种结果推断，在Eb／No为2dB时标度因子0．5(1／2)不如最优增益控制因子1．7好。另一方面，在Eb／No为1．5和2．0dB时增益控制情况优于正常情况。最优的增益控制因子又一次被确认为1．7。
如上所述，本发明通过在重复解码器中控制用作解码器的输出的非本征信息信号的增益来减小BER和FER。
尽管本发明是参考其特定的优选实施例来描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。
权利要求
1．一种重复解码器包括一个第一组件解码器，用于接收第一非本征信息信号、第一奇偶校验信号和系统编码信号，它对接收信号中的系统编码信号进行解码，并产生一个含有第二非本征信息分量的初级解码信号；一个第二组件解码器，用于接收来自第一组件解码器的初级解码信号和第二奇偶校验信号，它对接收信号中的解码信号进行解码，并产生一个含有第一非本征信息信号的次级解码信号；一个增益控制器，用于衰减从第一组件解码器接收到的初级解码信号的第二非本征信息信号。
2．如权利要求1所述的重复解码器，其中，所述增益控制器是一个具有固定衰减值的衰减器。
3．如权利要求2所述的重复解码器，其中，所述固定衰减值为1．7。
4．如权利要求1所述的重复解码器，还包括一个控制器，用于在预定范围内控制所述增益控制器的增益。
5．如权利要求4所述的重复解码器，其中，所述预定范围在1到2．5之间。
6．一个重复解码器包括一个第一组件解码器，用于接收第一非本征信息信号、第一奇偶校验信号和系统编码信号，它对接收信号中的系统编码信号进行解码，并产生一个含有第二非本征信息分量的初级解码信号；一个第二组件解码器，用于接收来自第一组件解码器的解码信号和第二奇偶校验信号，它对接收信号中的解码信号进行解码，并产生一个含有第一非本征信息信号的次级解码信号；一个增益控制器，用于衰减从第二组件解码器接收到的次级解码信号中的第一非本征信息信号。
7．如权利要求6所述的重复解码器，其中，所述增益控制器是一个具有固定衰减值的衰减器。
8．如权利要求7所述的重复解码器，其中，所述固定衰减值为1．7。
9．如权利要求6所述的重复解码器，还包括一个控制器，用于在预定范围内控制所述增益控制器的增益。
10．如权利要求9所述的重复解码器，其中，所述预定范围在1到2．5之间。
11．一个重复解码器包括一个第一组件解码器，用于接收第一非本征信息信号、第一奇偶校验信号和系统编码信号，它对接收信号中的系统编码信号进行解码，并产生一个含有第二非本征信息分量的初级解码信号；一个第二组件解码器，用于接收来自第一组件解码器的解码信号和第二奇偶校验信号，它对接收信号中的解码信号进行解码，并产生一个次级解码信号和第一非本征信息信号；一个第一增益控制器，用于衰减从第一组件解码器接收到的初级解码信号中的第二非本征信息信号；一个第二增益控制器，用于衰减从第二组件解码器接收到的次级解码信号中的第一非本征信息信号。
12．如权利要求11所述的重复解码器，其中，所述第一和第二增益控制器是具有固定衰减值的衰减器。
13．如权利要求12所述的重复解码器，其中，所述固定衰减值为1．7。
14．如权利要求11所述的重复解码器，还包括一个控制器，用于在预定范围内控制所述第一和第二增益控制器的增益。
15．如权利要求14所述的重复解码器，其中，所述预定范围在1到2．5之间。
16．一种用于重复解码器的增益控制方法，其中该重复解码器包括一个第一组件解码器、一个第二组件解码器和一个增益控制器，这种方法包括以下步骤由所述第一组件解码器接收一个第一非本征信息信号、一个第一奇偶校验信号和一个系统编码信号，对接收信号中的系统编码信号进行解码，并产生一个含有第二非本征信息分量的初级解码信号；由所述第二组件解码器接收从第一组件解码器得到的初级解码信号和一个第二奇偶校验信号，对接收信号中的解码信号进行解码，并产生一个含有第一非本征信息信号的次级解码信号；由所述增益控制器对从第一组件解码器接收到的初级解码信号中的第二非本征信息信号进行衰减。
17．如权利要求16所述的方法，其中，所述的增益控制器具有一个固定的衰减值。
18．如权利要求17所述的方法，其中，所述的固定衰减值为1．7。
19．如权利要求17所述的方法，其中，所述的增益控制器的增益由下式计算G=constant-1(1≤constant≤2．5)……(6)
20．如权利要求17所述的方法，其中，所述的增益控制器的增益由下式计算G=M≌(Eb／No(dB))-1……(7)
21．如权利要求17所述的方法，其中，所述的增益控制器的增益由下式计算
22．如权利要求17所述的方法，其中，所述的增益控制器的增益由下式计算
23．一种用于重复解码器的增益控制方法，其中该重复解码器具有一个第一组件解码器、一个第二组件解码器和一个增益控制器，这种方法包括以下步骤由所述第一组件解码器接收一个第一非本征信息信号、一个第一奇偶校验信号和一个系统编码信号，对接收信号中的系统编码信号进行解码，并产生一个含有第二非本征信息分量的初级解码信号；由所述第二组件解码器接收从第一组件解码器得到的初级解码信号和一个第二奇偶校验信号，对接收信号中的解码信号进行解码，并产生一个含有第一非本征信息信号的次级解码信号；由所述增益控制器对从第二组件解码器接收到的次级解码信号中的第一非本征信息信号进行衰减。
24．如权利要求23所述的方法，其中，所述的增益控制器具有一个固定的衰减值。
25．如权利要求24所述的方法，其中，所述的固定衰减值为1．7。
26．如权利要求24所述的方法，其中，所述的增益控制器的增益由下式计算G=constant-1(1≤constant≤2．5)……(10)
27．如权利要求17所述的方法，其中，所述的增益控制器的增益由下式计算G=M≌(Eb／No(dB))-1……(11)
28．如权利要求24所述的方法，其中，所述的增益控制器的增益由下式计算
29．如权利要求24所述的方法，其中，所述增益控制器增益由下式计算函数1
30．一种用于重复解码器的增益控制方法，其中该重复解码器具有一个第一组件解码器、一个第二组件解码器、一个第一增益控制器和一个第二增益控制器，这种方法包括以下步骤由所述第一组件解码器接收一个第一非本征信息信号、一个第一奇偶校验信号和一个系统编码信号，对接收信号中的系统编码信号进行解码，并产生一个含有第二非本征信息分量的初级解码信号；由所述第二组件解码器接收从第一组件解码器得到的初级解码信号和一个第二奇偶校验信号，对接收信号中的解码信号进行解码，并产生一个次级解码信号和第一非本征信息信号；由所述第一增益控制器对从第一组件解码器接收到的初级解码信号中的第二非本征信息信号进行衰减；由所述第二增益控制器对从第二组件解码器接收到的次级解码信号中的第一非本征信息信号进行衰减。
31．如权利要求30所述的方法，其中，所述的第一和第二增益控制器具有一个固定的衰减值。
32．如权利要求31所述的方法，其中，所述的固定衰减值为1．7。
33．如权利要求31所述的方法，其中，所述的增益控制器的增益由下式计算G=constant-1(1≤constant≤2．5)……(14)
34．如权利要求31所述的方法，其中，所述的增益控制器的增益由下式计算G=M≌(Eb／No(dB))-1……(15)
35．如权利要求31所述的方法，其中，所述的增益控制器的增益由下式计算
36．如权利要求31所述的方法，其中，所述的增益控制器的增益由下式计算
全文摘要
一种移动通信系统中的带有增益控制器的重复解码器。在该重复解码器中,第一组件解码器接收一个第一非本征信息信号、一个第一奇偶校验信号和一个系统编码信号,对接收信号中的系统编码信号进行解码,并产生一个含有第二非本征信息分量的初级解码信号。在此,第一和第二非本征信息信号消除第一和第二组件解码器的输入信号中的干扰。第二组件解码器接收从第一组件解码器得到的初级解码信号和一个第二奇偶校验信号,对接收信号中的解码信号进行解码,并产生一个次级解码信号和第一非本征信息信号。在第一和第二组件解码器之间连接着一个或多个增益控制器,用于对第一和第二非本征信息信号中的任意一个或同时对两者进行衰减。
文档编号H03M13/45GK1291381SQ99803018
公开日2001年4月11日 申请日期1999年12月30日 优先权日1998年12月31日
发明者金潣龟, 金炳朝, 李永焕, 崔舜在 申请人:三星电子株式会社