用于将校验不规则非系统ira码编码和解码的系统和方法_5

文档序号:9402331阅读:来源:国知局
5中比较FER性能,在FER= 10-3,可见该实施方式的校验不规 则非系统IRA码为分别接收的双边带和单边带相对于所考虑的卷积码分别提供约5. 5dB和 5dB的增益。在优选用于广播应用的较低FER,该性能差距对校验不规则非系统IRA码有利 地进一步增大,因为其具有比卷积码陡得多的FER曲线斜率。
[0141] 在图16中,参考具有与图14和图14中参数相同的参数的非系统卷积码,进行速 率R = 5/12校验不规则非系统IRA码的性能比较,除了在此情况下呈现独立瑞利衰落。采 用55个去映射操作(仅5个在去映射器和累加器之间的初始去映射迭代,之后是在每个 完整的校验不规则非系统IRA解码迭代之后的一个去映射),因为通过实验观察到更多去 映射迭代改善衰落信道中的性能。另外,可能有利的是在没有明显性能损失的情况下在一 些迭代中跳过去映射以降低复杂性。可见在衰落的情况下,校验不规则非系统IRA码的性 能增益甚至更大,具体地,当接收了双边带时约为12dB,并且当仅接收了一个边带时为大于 20dB。可在实际关注的相关多径衰落信道中实现甚至更大的增益。
[0142] 在另一实施方式中,通过包括地面传导结构(GGS)诸如天桥、桥梁、电力线和相似 物的影响作为信道损害的一部分,更现实地将AM HD无线电系统建模。由GCS引起的示例 性信道响应在图17中示出,图解由GCS引起的信道响应的突然变化,使得接收的信号也可 以同时的迅速相变显著衰减。为得到具体的性能结果,假设GCS可以某一概率随机发生,并 在其发生时可持续1. 5秒至4. 5秒。
[0143] 为在GCS存在的情况下提高时间分集和鲁棒性,假设图12的框5201中的校验不 规则非系统IRA编码器产生包括8X31000个信息位的长包。该包长度需要8X256个连 续OFDM符号用于传输,使得为每个上/下带获得图12的框5205和5206中的8X6200个 64-QAM符号。通过此类长度的包,改善了编码增益,并且另外即使在GCS长度达6秒的情 况下,包仍可以足够高的SNR进行解码。在HD无线电标准中称为"T"符号的导频符号与在 AM HDR标准中近似一样地插入,并且子载波映射在图12的框5207和5208中完成,使得对 应于无线电帧长度的8X256个OFDM符号形成为用于图12的框5209和5210中的每个上 /下带信道传输。假设256个OFDM符号对应于约1. 5秒的持续时间。因此,对于1. 5秒至 4. 5秒的GCS持续时间,互补删余校验不规则非系统IRA码的包在用于上带和下带中的每 个的至多3 X 256个OFDM符号受到GCS影响。因此,通过这些假设,在最坏情况下可损失包 的编码位的至多3/8。因此,尽管处在与GCS不影响信号的情况相比稍高的SNR,但在随机 GCS发生的情况下,有效码率可在5/12和2/3之间变化,这使得即使在GCS发生的情况下, IRA码总是在可实现的低错误率性能方面收敛。
[0144] 为了比较,非系统卷积码如早先描述的那样假设为具有删余模式以获得R = 5/12 码,并且用于上子带和下子带以及主要分集子帧和备份分集子帧的删余如美国专利公布 2003/0212946中那样来实施,其全部内容通过引用并入本文中。一个卷积码包包含31000 个信息位,使得编码位的一半在主要子帧和备份子帧之间均匀分开。实施用于卷积码的时 间分集,使得备份子帧在主要子帧开始后开始2 X 256个OFDM符号(约3秒),这适应达3 秒的最大GCS持续时间。采用64-QAM调制,并且相同导频符号结构与在上述IRA实施方式 中一样地使用。
[0145] 图18中不出了互补删余校验不规则非系统IRA码与非系统卷积码在AWGN存在 和不同的GCS发生概率的情况下的性能比较。对于互补删余校验不规则非系统IRA码,采 用5个去映射操作(初始的和前四个IRA解码操作之后)。初始CSI估计用于非系统IRA 码和互补删余校验不规则非系统IRA码,从而采用了相同算法。初始和随后的迭代信道估 计可根据在题为 Systems and Methods for Advanced Iterative Decoding and Channel Estimation of Concatenated Coding Systems 的美国专利申请 13/693, 023 中描述的实施 方式来执行,该申请标的全部内容通过引用并入本文。图18a和图18b为IRA码和卷积码 分别示出BER和FER性能曲线。图18a和图18b中的结果示出,该实施方式的互补删余校 验不规则非系统IRA码示出当GCS不存在时(GCS概率等于0)处于约4. 1-4. 2dB处,以及 在GCS概率几乎等于1的极端情况下处于约IOdB处的瀑布式行为,码收敛。这两个情况对 于0与1之间的GCS概率值基本上限制了 IRA码的性能。对于GCS概率等于0的情况,在 约0. 001的FER的卷积码示出如与该实施方式的IRA码的对应性能相比约7dB的恶化。在 GCS概率取值0. 003、0. 01和0. 1的情况下,卷积码展现与对应的GCS发生概率成比例的错 误平层。
[0146] 在拉普拉斯噪音存在的情况下的相似性能比较结果在图19a和图19b中示出。拉 普拉斯噪音用来将AM情境中的冲击噪音建模。在此情况下,图2的框5141中的去映射器 被修改以匹配拉普拉斯噪音分布。即,(3)中位x k(i)的信道LLR考虑接收的符号的条件概 率密度函数,其与在(4)中类似地定义为
[0147] (21 )
[0148] 其中2b2是零平均值拉普拉斯噪音的方差。
[0149] 如图19a和图19b所示,互补删余校验不规则非系统IRA码的性能相对于AWGN情 况改善,而互补删余卷积码的性能恶化。具体地,对于GCS概率等于0和1的情况,互补删 余校验不规则非系统IRA码的瀑布式区域分别在约3. 5dB和IOdB处。同时,卷积码的FER 对于GCS概率等于0的情况恶化约2dB。因此,在约0. 001的FER,该实施方式的IRA码对 于无 GCS发生的情况实现约IOdB性能增益,并且在更低FER值预期更大的恶化。相似地, 取值0. 003、0. 01和0. 1的GCS概率的卷积码性能也相对于AWGN情况进一步恶化。这是由 于拉普拉斯噪音的冲击性,其中该拉普拉斯噪音的冲击性产生偶尔大的但错误的所接收信 道LLR值,该信道LLR值对卷积维特比解码的累积路径度量具有有害效果。相反,该实施方 式的互补删余校验不规则非系统IRA码在拉普拉斯噪音存在的情况下提供更鲁棒的解码, 因为错误LLR的分布不同地显示在校验不规则非系统IRA码的正确解码上。具体地,对于 给定的平均噪音功率,在拉普拉斯情况下,与AWGN情况比较,存在较小数目的错误LLR,但 一些错误LLR可具有较大量值。更好地配备非系统校验不规则IRA解码器以处理此类错误 分布。这部分地由于在将各LLR转到IRA解码器的下个解码级之前,在累加器解码器的输 出端额外地裁剪大的LLR值(通过使用量化器),这限制了通过IRA解码器其余部分的"错 误传播"。此外,由大的噪音实现而导致的此类较不频繁的错误更容易由非系统校验不规则 IRA解码器的组件解码器校正。例如,如果隔离的错误在用于图1的不规则重复器5101的 汉明(8,4)码字位位置之一上发生,则其可以容易校正。相似地,此类错误也可容易由图1 的5101中的高度数位重复器解码器校正。
[0150] 图20a和图20b分别示出与图19a和图19b中相似的性能比较结果,但如HDR标 准中那样将用于非系统卷积码的传输时间分集增大到4. 5秒。实施时间分集使得在主要子 帧开始后备份子帧开始3 X 256个OFDM符号(约4. 5秒),并且此类分集延迟适应达4. 5秒 的最大GCS持续时间,其中不受GCS影响的编码位是唯一可解码的。取值0. 03、0. 1和1的 GCS概率的卷积码性能展现与对应的GCS发生概率成比例的错误平层。看来对于超过30dB 的EbNo值,卷积码可开始示出下降的BER和FER,但该范围超出实际关注,因为其使得收敛 非常小。该实施方式的IRA码如上文那样示出瀑布式行为,并相对于非系统卷积码的和对 于相同GCS值实现了显著性能增益。在其他实施方式中,非一致的M-QAM星座用来接近更 好的高斯字母表。非系统校验不规则IRA码的性能用非一致的64-QAM进一步改善。
[0151] 已表明根据某些实施方式的新颖的校验不规则非系统IRA码可在AM和FM HD无 线电系统中以及在其中出于先前讨论的原因期望非系统码的其他系统中提供显著的性能 增益。
[0152] 在其他实施方式中可采用多个接收天线。可采用图3中的接收器系统,使得去映 射器5141为向量去映射器,如在本领域中已知的那样。术语"向量去映射器"表不在N个 天线的情况下,去映射器5141使用相同的被传输调制符号的、如由N个天线接收的N个 失真的有噪音的副本来执行位LLR计算。相似地,在图12中的系统中,可采用去映射器 5213-5214,以处理由多个天线接收的有噪音的符号副本。可采用向量去映射器,以执行等 增益或最大似然组合。在特殊情况下,可采用上述去映射器,以选择最好的天线信号并且然 后对单个符号进行操作,正如在单天线系统中那样。可替代地,在去映射器之前某处的天线 选择电路可向去映射器提供各符号。
[0153] 在一个实施方式中,图8中的系统可适用于频率或时间和空间分集。在时间tl, 5183中的互补码1可在天线1 (未示出)上在给定载频和频带上传输,而5184中的互补码 2可在天线2(未示出)上在相同载频和频带上传输。如果添加时间分集,则在与tl分离 以提供充足时间分集的时间t2, 5183-5184中的互补码1和2将分别在天线2和1上传输。 在其他实施方式中,可采用多于两个码和天线。
[0154] 在其他实施方式中,从某些实施方式的校验不规则非系统IRA码获得的互补删余 码可有利地用于在MISO和MMO系统中传输分集。通过N彡2的传输天线,足够低速率的 非系统码互补删余成N个互补码1,···,N,使得互补码1从天线1传输,互补码2从天线2 传输,等等。携带这些互补码的信号占用相同频带或部分重叠的频带。为促进来自不同天 线的信号在接收器处的有效分离,每个天线传输独特的已知信号,其中该信号使得接收器 能够估计不同的传输和接收天线之间的信道响应矩阵。估计的信道响应矩阵然后可用于通 过使用迫零或MMSE线性检测器或最大似然检测器或本领域中已知的其他检测器来分离源 自不同天线的信号。在与不同传输天线和互补码对应的符号流分离之后,其进行组合以产 生如删余之前的完整的校验不规则非系统IRA码,其中互补码位中的一些可经历不同的衰 落。使用校验不规则非系统IRA码和互补删余可提供比通常使
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