专利名称：(n,k)方块码的软输入软输出解码装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于无线传输的技术领域， 尤指一种(n，k)方块码的软输入软输出解码装置。
背景技术：
随着高信息传输速度等应用要求的增加，用于信息传输的通讯通道上每单位时间 再生或传送的信息量也会增加。因此，当通讯通道状态恶化时，将更容易有更多错误产生。 在无线通讯中，通常会使用在通讯通道中具有高错误修正效能的错误更正方法或错误修正 码，用以检测并更正错误位。图1是现有无线传输系统的示意图。其中，外环编码装置(Outer encoder) 110对 来源位序列进行编码。内环编码装置(Inner encoder) 120再对外环编码装置110的输出 序列进行编码，然后经由无线通道130传输。内环解码装置(Inner decoder) 140则对无线通道130传送来的码元进行解码。内 环解码装置140可输出与该码元相对应的硬决定(hard decision)，也可输出与该码元相 对应的软决定(soft decision)。外环解码装置(Outer decoder) 150会接收从内环解码装 置140中输出的硬决定(hard-decision)或软决定(soft-decision)，并执行对应使用在外 环编码装置110中预定编码方法来进行解码，进而输出所解码的信息。当外环编码装置110采用涡轮码(turbo code)或是低密度同位检查码(low density parity check code,LDPC)等较常用的编码方式时，内环解码装置140则需提供给 外环解码装置150相对于每位的对数似然比(Log likelihood ratio，LLR)。我们称此具有 产生软决定功能的内解码器为具有软输入软输出(SOft-In-SOft-0ut，SIS0)的解码装置。当外环解码装置150是软决定解码(soft-decision decoding)时，其会参 考输入位的软值(soft value)，例如0.2或0.9，用以执行错误修正，例如涡轮码解码 (turbo code decoding)与低密度同位检查石马(low density parity check code, LDPC) 解码，以取代以参考输入位的硬值(0或1)所执行的错误修正，例如传统里德所罗门编码 (Reed-Solomon coding)。在软决定解码过程中，由于所考虑的概率密度函数(probability density function, pdf)常具有指数特性，因此常使用对数似然比作为输出，用以降低计算的复杂 度。然而，在频率选择性衰退通道(frequency selective channels)中，软输入软输出解 码装置的设计仍为一艰难的挑战。因此，有需要提供一种完整且通用的软输入软输出解码 装置的设计方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，以降低软 输入软输出解码装置的硬体架构的复杂度，并可在不牺牲解码效能下计算对数似然比。依据本发明的一特色，本发明提出一种(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，该软输入软输出解码装置运用于无线传输系统的接收端，该软输入软输出解码装置包括来 源位产生器(source bit generator)、通道编码器(channel encoder)、传输信号映射器 (mapper)、相关器(corrlator)及对数似然比产生器。该来源位产生器用以产生k个来源 位(source bits)，其中k为正整数。该通道编码器连接至该来源位产生器，依据该k个来 源位(source bits)编码产生η个位的通道码C (channel code)，其中η为正整数。该传 输信号映射器连接至该通道编码器，以将该η位的通道码映射为m个本地产生的码元序列 Xdocally generated symbol sequence) 0该相关器连接至该传输信号映射器，以接收无 线传输的码元序列(symbol sequence) Ζ、通道状态信息序列(channel state information sequence)!!及该传输信号映射器输出的该本地产生的码元序列X，并依据该码元序列Z、 该通道状态信息序列H、及该本地产生的码元序列X以计算该码元序列Z的一码元的相关 性。该对数似然比产生器连接至该来源位产生器(source bit generator)及该相关器 (corrlator)，以产生该码元(symbol)的对数似然比。 依据本发明的另一特色，本发明提出一种(n，k)方块码的软输入软输出解码装 置，该软输入软输出解码装置运用于无线传输系统的接收端，该软输入软输出解码装置包 括来源位产生器(source bit generator)、通道编码器(channel encoder)、传输信号映射 器(mapper)、距离计算器(distance calculator)及对数似然比产生器。该来源位产生器 用以产生k个来源位，其中k为正整数。该通道编码器连接至该来源位产生器，依据该k个 来源位编码产生η个位的通道码C (channel code)，其中η为正整数。该传输信号映射器 连接至该通道编码器，以将该η位的通道码C映射为m个本地产生的码元序列Xdocally generated symbol sequence) 0该距离计算器连接至该传输信号映射器，以接收码元序列 (symbol sequence) Ζ、通道状态信息序列(channel state information sequence) H 及该 传输信号映射器输出的该本地产生的码元序列X，并依据该码元序列Z、该通道状态信息序 列H、及该本地产生的码元序列X以计算该码元序列Z的一码元的距离。该对数似然比产生 器，连接至该来源位产生器(source bit generator)及该距离计算器，以产生该码元的对 数似然比。可见，本发明提供一完整且通用的软输入软输出解码装置的设计方法，并降低现 有软输入软输出解码装置的硬体架构的复杂度，可在不牺牲解码效能的前提下计算对数似 然比。进一步地，本发明可运用于一般的线性或非线性方块码，同时本发明技术可运用 于一般的M进制正交幅度调制(MQAM)调变，而不受限于传输码的特性。
图1是现有无线传输系统的示意图。图2是本发明(n，k)方块码的软输入软输出解码装置300的结构图。图3是本发明相关器的结构图。图4是本发明(n，k)方块码的软输入软输出解码装置300另一实施例的结构图。图5是本发明一模拟结果的示意图。图6是本发明另一模拟结果的示意图。图7是本发明又一模拟结果的示意图。
图8是本发明再一模拟结果的示意图。主要元件符号说明外环编码装置110内环编码装置120无线通道130内环解码装置140外环解码装置150软输入软输出解码装置300来源位产生器310通道编码器320传输信号映射器330相关器340对数似然比产生器350子对数似然比产生器351解多工器3511第一最大值找寻装置3512第一暂存装置3514第二最大值找寻装置3513第二暂存装置3515减法器3516共轭复数器341第一乘法器343取实数值装置345第二乘法器347加法器349
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明所述方案作进一步地详细说明。本发明可在不牺牲解码效能的前提下以计算对数似然比，本发明可运用于一般的 线性或非线性方块码，同时本发明技术可运用于一般的MQAM调变，而无需受限于传输码的 特性。本发明中将以地面数字电视广播传输标准(DTMB)系统为例，以说明其中软输入软输 出内解码器(例如NR码)的架构及设计方式。本发明(n，k)方块码的软输入软输出解码装置可用于一般的方块码。为方便解说 本发明的技术方案，本发明以DTMB中所使用的(16，8)NR码为例子加以解说，NR编码器是 将8个位编码成16个位，其中，a0. . . a7是该NR编码器的输入信号，a0. . . a7e0. . . e7是该NR 编码器的输出信号，该NR编码器的输出信号为是统码(systematic code)，其中，包含信息 位(a0. . . a7)及冗余位(e0. · · e7)。有关本发明(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，以下先推导其所需的数学公 式。对于最佳化软信息在通用多路径通道(multipath channel)且在多载波的系统运作模 式下的明确数学公式将先被推导获得，例如对数似然比(LLR)。在单载波的运作模式下，码 元是在时域中传输。等化运算已经被执行，用以消除码元间的干扰。假设第i个来源位为b”收到的码元序列(symbol sequence)为Ζ、且通道状态信 息序列(channel state information sequence)为H，则对数似然比(LLR)的定义可以用 公式(1)表示
权利要求
1.一种(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，所述装置运用于无线传输系统的接收 端，其特征在于，所述软输入软输出解码装置包括来源位产生器，用以产生k个来源位，其中k为正整数；通道编码器，连接至所述来源位产生器，依据所述k个来源位编码，进而产生具有η个 位的通道码，其中η为正整数；传输信号映射器，连接至所述通道编码器，用以将所述具有η位的通道码映射为m个本 地产生的码元序列；相关器，连接至所述传输信号映射器，用以依据码元序列、通道状态信息序列及所述传 输信号映射器输出的所述本地产生的码元序列，用以计算所述码元序列中的一码元的相关 性；以及对数似然比产生器，连接至所述来源位产生器及该相关器，用以产生所述码元相对应 位的对数似然比。
2.如权利要求1所述的(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，其特征在于，所述相 关器包含m个共轭复数器，其中第m’个复数共轭器接收所述码元序列中的第m’个码元，用以进 行共轭复数运算，其中，m、m’为正整数，1彡m’彡m;m个第一乘法器，其中第m’个第一乘法器用以接收所述第m’个复数共轭器的输出及所 述本地产生的码元序列的第m’个传输码，并执行乘法运算；m个取实数值装置，其中第m’个取实数值装置连接至所述第m’个第一乘法器，并对所 述第m’个第一乘法器的输出进行取实数值运算；m个第二乘法器，其中第m’个第二乘法器连接至所述第m’个取实数值装置，用以接收 所述通道状态信息序列的第m’个通道状态信息，并执行乘法运算；以及一个加法器，连接至所述m个第二乘法器，以对所述m个第二乘法器的输出执行加法运 算而产生所述相关性。
3.如权利要求2所述的(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，其特征在于，所述对 数似然比产生器包含k个子对数似然比产生器，其中的第k’个子对数似然比产生器包含第k’解多工器，连接至所述来源位产生器及所述相关器，依据第k’来源位以输出相对 应的所述相关性，其中，k、k’为正整数，1彡k’ ^k；第一最大值找寻装置，连接至所述第k’解多工器的第一输出端，以找寻所述相关性中 的最大值；第一暂存装置，连接至所述第一最大值找寻装置，用以暂存所述第一最大值找寻装置 的输出；第二最大值找寻装置，连接至所述第k’解多工器的第二输出端，用以找寻所述相关性 中的最大值；第二暂存装置，连接至所述第二最大值找寻装置，用以暂存所述第二最大值找寻装置 的输出；以及减法器，连接至所述第一暂存装置及所述第二暂存装置，用以将所述第二暂存装置的 输出减去所述第一暂存装置的输出，进而产生第k’个对数似然比。
4.如权利要求3所述的(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，其特征在于，所述减法器将所述第二暂存装置的输出减去所述第一暂存装置的输出得到差值后，进一步用于计 算所述差值与所估算的高斯分布噪声的变异数的商，进而产生第k’个对数似然比。
5.如权利要求3或4所述的(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，其特征在于，所 述(n，k)方块码为线性方块码或非线性方块码。
6.如权利要求5所述的(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，其特征在于，所述通 道编码器为NR码编码器。
7.如权利要求1所述的(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，其特征在于，所述传 输信号映射器为等振幅器传输信号映射器；所述等振幅器传输信号映射器为4进制正交幅度调制4-QAM传输信号映射器。
8.一种(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，所述装置运用于无线传输系统的接收 端，其特征在于，所述软输入软输出解码装置包括来源位产生器，用以产生k个来源位，其中k为正整数；通道编码器，连接至所述来源位产生器，依据所述k个来源位编码，产生具有η个位的 通道码，其中η为正整数；传输信号映射器，连接至所述通道编码器，用以将所述具有η位的通道码映射为m个本 地产生的码元序列；距离计算器，连接至所述传输信号映射器，用以根据码元序列、通道状态信息序列及所 述传输信号映射器输出的所述本地产生的码元序列，进而计算所述码元序列中的一码元的 距离；以及对数似然比产生器，连接至所述来源位产生器及该距离计算器，用以产生所述码元相 对应位的对数似然比。
9.如权利要求8所述的(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，其特征在于，所述对 数似然比产生器包含k个子对数似然比产生器，其中的第k’个子对数似然比产生器包含第k’解多工器，连接至所述来源位产生器及所述距离计算器，依据k’来源位用以输出 对应的所述距离，其中，k、k’为正整数，1彡k’ ^k；第一最小值找寻装置，连接至所述第k’解多工器的第一输出端，用以找寻所述距离中 的最小值；第一暂存装置，连接至所述第一最小值找寻装置，用以暂存所述第一最小值找寻装置 的输出；第二最小值找寻装置，连接至所述第k’解多工器的第二输出端，用以找寻所述距离中 的最小值；第二暂存装置，连接至所述第二最小值找寻装置，用以暂存所述第二最小值找寻装置 的输出；以及减法器，连接至所述第一暂存装置及所述第二暂存装置，用以将所述第一暂存装置的 输出减去所述第二暂存装置的输出，以产生第k’个对数似然比。
10.如权利要求9所述的(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，其特征在于，所述减 法器将所述第二暂存装置的输出减去所述第一暂存装置的输出得到差值后，进一步用于计 算所述差值与所估算的高斯分布噪声的变异数的商，进而产生第k’个对数似然比。
11.如权利要求9或10所述的(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，其特征在于，所述(n，k)方块码为线性方块码或非线性方块码。
12.如权利要求11所述的(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，其特征在于，所述 通道编码器为NR码编码器。
13.如权利要求8所述的(n，k)方块码的软输入软输出解码装置，其特征在于，所述传 输信号映射器为等振幅器传输信号映射器；所述等振幅器传输信号映射器为4进制正交幅度调制4-QAM传输信号映射器。
全文摘要
本发明提供公开了一种(n，k)方块码的软输入软输出(Soft-In-Soft-Out，SISO)解码装置。该装置包括来源位产生器用以产生k个来源位，通道编码器依据k个来源位编码，进而产生n个位的通道码(channel code)，传输信号映射器将n个位的通道码映射为m个本地产生的码元序列(locally generated symbol sequence)，相关器根据无线传输的码元序列(symbol sequence)、通道状态信息序列(channel state information sequence)及该本地产生的码元序列，用以计算该码元序列中的一码元的相关性，对数似然比产生器连接至该来源位产生器及该相关器，用以产生该码元的对数似然比。采用本发明公开的装置能够降低软输入软输出解码装置的硬体架构的复杂度，并可在不牺牲解码效能的前提下计算对数似然比。
文档编号H03M13/15GK102006086SQ20101052657
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者曾俊杰 申请人:凌阳科技股份有限公司