涡轮解码器中编码比特的有效软值生成方法及装置的制造方法
【专利说明】滿轮解码器中编码比特的有效软值生成方法及装置
[0001] 本申请是申请号为2010800393833、申请日为2010年8月30日、发明名称为"满 轮解码器中编码比特的有效软值生成"的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明一般设及如在无线通信接收器中使用的满轮（turbo)解码器，并且更具体 地说，设及此类解码器中系统比特和奇偶比特的软值的生成。
【背景技术】
[0003] 通信系统的基本功能是通过通信信道将信息从生成信息的源发送到一个或多个 目的地。在数字通信系统中，信息被转换成数字格式，然后通过通信信道传送。数字信息的 传送受到通信信道的不利影响，例如共信道和相邻信道干扰、噪声、弥散及衰落。运些影响 将差错带入传送的数据流中。运些影响在无线电通信系统中特别严重。
[0004] 在1948年，ClaudeE.化annon在一篇理程碑式的论文中演示了在传送前数字信 息的适当编码可将噪声信道带来的差错降低到任何期望级别。编码是在信息传送前将冗余 添加到信息的过程，W便能够检测到和/或校正在传送期间可发生的差错。在接收端，解码 器利用冗余信息和编码方案的先验知识检测和/或校正在传送期间可能已发生的差错。
[0005] 许多类型的纠错码已被设计出，包括块码和卷积码。在1993年引入的满轮码被 认为具有高纠错能力和良好的性能，并且已被选择在第=和第四代移动通信系统中使用。 在其最基本的形式中，满轮码包括由交织器并行连接的两个并行系统卷积编码器。第一个 编码器在原输入比特上操作并生成第一奇偶比特。交织器置换输入比特的次序，并且交织 的比特被提供到第二编码器。第二编码器在交织器输出的交织比特上操作并生成第二奇 偶比特。对于每个输入比特，生成=个输出比特：输入(系统）比特和两个奇偶比特。删余 (puncturing)或速率匹配处理器可在编码器之后用于选择运些输出比特的部分W便传送。
[0006] 迭代解码在接收器用于将满轮码解码。基本满轮解码器包括通过交织器串行连接 的两个软输入软输出（SISO)解码器。接收的比特(或从Rake或G-Rake接收器获得的软 值）输入到第一解码器。第一解码器使用接收比特(或软值）和从第二解码器反馈的外信息 生成表示为对数似然比的原输入比特的软估计和供应到第二解码器的外信息。从第一解码 器输出的外信息在输入第二解码器前被交织W补偿在编码器执行的交织。第二解码器生成 原输入比特的更精确的对数似然估计和反馈到第一解码器的外信息。此过程对于多个迭代 重复。有关比特的最终判定通过硬限制第二解码器输出的软估计来做出。
[0007] 对宽带无线通信的需求及其增大的普及性已经推动通信系统设计人员寻求越来 越好的性能。接收器技术在促进无线系统性能方面起着尤其重要的作用；运些技术不断在 演进。
[0008] 例如在宽带码分多址（W-CDMA)系统中，先引入了Rake接收器，随后通过引入线性 均衡实现了对常规Rake接收器相当大的性能改进(例如，在所谓的G-Rake接收器中）。然 而，在通过更高阶调制和/或多输入多输出（MIMO)技术的使用将数据率推到甚至更高时， 带有线性均衡的良好性能变得越来越难W实现，特别是在弥散信道中。
[0009] 除了线性均衡的方案W外，有多种改进性能的已知方案。例如，2008年2月22 日由Bottomley等人提交的名称为"MethodandApparatusforBlock-BasedSignal Demo化lation"的美国专利申请（序列号12/035846)(下文称为"抓阳申请"）描述了一 种块判定反馈均衡器度DFE)，其中，基于块的均衡(线性均衡或判定反馈均衡）用于抑制块 间干扰和产生符号块中符号的检测统计。联合检测基于对应的检测统计，通过联合检测符 号块内符号的最可能组合，解决了块内干扰。2005年12月22日由Bottomley等人提交 的名称为"LinearI'urboEqualizationUsingDespreadValues"的美国专利申请公布 2007/0147481 (下文称为"线性满轮均衡公布"）描述了线性满轮均衡（TC)，它是基于通用 Rake(G-Rake)接收器设计的线性均衡器，使用在形成Rake组合权重中及在形成从提供到 解码器的均衡器信号去除的自干扰估计中的解码器反馈。BDFE申请和线性满轮均衡公布均 通过引用W其整体结合于本文中。设及连续干扰消除（SIC)的各种技术也是已知的，并且 正被进一步开发W便在高级接收器中使用。
[0010] 所有运些接收器技术受益于所谓的软减除（softsubtraction),其中干扰符号的 软值能够被推导并在干扰消除过程中被使用。此类软值能够在将一系列估计的符号值解码 之前(预解码软值）或之后(后解码）推导出。前一方案更适合块判定反馈均衡，而后一方案 更适合线性满轮均衡。连续干扰消除技术能够基于预解码或后解码软减除。
[0011] 来自软减除的性能增益能够相当大。在一个研究中，对于多种情形比较了基于 硬减除和软减除的多用户检测（MUD)过程。通过软减除，恒定地实现了更佳的多用户检 测性能，运又降低了每用户的要求的接收功率。因此，也降低了系统的聚集热噪声增加量 (rise-over-thermal)。在高数据率情形中，预期从使用软减除产生大约1到2地增益。
【发明内容】
[0012] 公开了在卷积解码过程中生成奇偶比特的软值(例如，对数似然值）的技术。具体 而言，用于系统比特软值和奇偶比特软值的表达式的公式中使用的项被分组W简化计算和 提高过程的效率。
[0013] 在例如可能在用于解码接收的通信数据的通信接收器中实现的示范方法中，解码 过程包括为至少一个软输入软输出解码器中的至少一个迭代的每个迭代计算与在第一时 间的第一多个候选解码器状态与在第二时间的第二多个候选解码器状态之间的每个可能 转变相关联的中间概率值。随后，从中间概率值来计算两个或更多部分和，其中，部分和对 应于两个或更多系统比特、两个或更多奇偶比特或至少一个系统比特和至少一个奇偶比特 的可能组合。随后，按照所述部分和的第一函数，为与第一与第二时间之间的间隔对应的接 收的通信数据的至少一个系统比特的每个比特来估计软值，例如对数似然值，W及按照所 述部分和的第二函数，为与第一与第二时间之间的间隔对应的接收的通信数据的至少一个 奇偶比特的每个比特来估计软值。
[0014] 在一些实施例中，计算与在第一时间的第一多个候选解码器状态与在第二时间的 第二多个候选解码器状态之间的每个可能转变相关联的中间概率值基于与第一多个候选 解码器状态的每个状态对应的前向递归度量、与第二多个候选解码器状态的每个状态对应 的后向递归度量W及与第一与第二多个候选解码器状态之间的每个分支对应的分支度量。
[0015] 在一些实施例中，使用了基2(radix-2)解码器，在此情况下，计算两个或更多部分 和可包括：基于对应的中间概率值，为第一与第二多个候选解码器状态之间的转变的系统 比特值和奇偶比特值的每个可能组合计算部分和。在其它实施例中，使用了基4(radix-4) 解码器，在此情况下，计算两个或更多部分和可包括：基于对应的中间概率值，为两个连续 系统比特值的每个可能组合计算部分和W及为两个连续奇偶比特值的每个可能组合计算 部分和。
[0016] 当然，在不脱离本发明基本特性的情况下，本发明可W在不同于本文具体所述那 些方式外的其它方式中来执行。例如，虽然本文中公开的发明技术特别在WCDMA接收器中 且具体而言在WCDMA接收器中的满轮解码器中的解码过程的上下文中来描述，但运些技术 也可应用到其它通信装置和/或其它特定满轮码。本发明的实施例因此包括根据上面概述 的一种或多种技术的方法、配置成执行运些方法中的一种或多种方法的解码器电路及包括 此类解码器电路的无线接收器。在阅读W下描述和查看附图后，技术人员将认识到每个运 些图的所述实施例是说明性而不是限制性的，并且在随附权利要求的意义和等同范围内的 所有更改旨在涵盖于本文中。
【附图说明】
[0017] 图1是采用连续干扰消除的示范接收器电路的框图。
[0018] 图2是示范满轮解码器的框图。
[0019] 图3示出格图的一部分。
[0020] 图4是示出根据本发明的一些实施例的示范处理电路的组件的框图。
[002。 图5是示出根据系统比特的转变的W-CDMA满轮码的状态转变图。
[002引图6是示出根据奇偶比特的转变的W-CDMA满轮码的状态转变图。
[0023] 图7是示出用于在满轮解码器中生成软值的示范方法的过程流程图。
[0024] 图8是用于两个系统比特的W-CDMA满轮码的状态转变图。
[00巧]图9是示出用于使用部分组合值来计算两比特序列的软值的示范方法的过程流 程图。
【具体实施方式】
[0026] 本发明一般设及用于移动通信系统的满轮编码。更具体地说，下面讨论的焦点在 于用于在满轮解码器的构成卷积解码器中生成软值(包括奇偶比特的软值)的技术。运些软 值可在利用诸如线性满轮均衡、连续干扰消除或诸如此类等高级接收器技术的随后处理中 使用。
[0027] 下面的讨论使用宽带码分多址（W-CDMA