专利名称：简化的Turbo均衡算法的制作方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，涉及Turbo均衡算法及其简化。
背景技术：
移动通信中，发送信号由于折射和反射、漫反射等因素的影响，会从多个方向以不同的幅度、不同的相位到达接收端，这就是多径效应。无线通信环境决定了多径效应的存在，多径效应造成了信号的符号间干扰，在接收端多条不同时间不同路径到达的信号叠加在一起。接收信号的幅度相位角度发生了改变，造成了信号的严重畸变。均衡器是一种可以用来补偿或减小接收信号中的符号间干扰的接收机。均衡方法大致有以下几种一种基于最大似然(ML)序列检测准则，从错误概率的观点来看这是最佳的；第二种均衡方法是基于使用一种系数可调的线性滤波器；第三种均衡方法是利用已检测的符号来抑制当前被检测符号中的ISI，这种方法称为判决反馈均衡器(DFE)。从不同的角度进行分类，均衡器可以分为线性均衡，非线性均衡和格型均衡器；有限冲激响应 (FIR)和无限冲激响应(IIR)均衡；自适应和非自适应均衡；码元间隔抽头和分数间隔抽头均衡器。另一种均衡技术-Turbo均衡技术被提出，将MAP迭代译码算法用于抑制通信系统中存在的码间干扰。Turbo均衡算法主要分为软干扰抵消、最大后验概率、线性均衡、反馈均衡算法。以上几种算法虽然利用了迭代译码算法的思想使得系统性能得到很大的提升，但是算法涉及到大量的指数、对数运算，另外还有较大规模的矩阵求逆。因此Turbo均衡的计算复杂度相当大。
发明内容
本发明提出了针对Turbo线性均衡的简化算法。主要是减少Turbo均衡算法中的大量的指数、对数运算和矩阵求逆，以此减小算法的复杂度。本发明的技术方案包括以下步骤步骤1 接收到来自多径信道的信号，初始化均衡器，根据编码比特外信息计算发送调制符号的均值和方差。步骤2 用线性均衡算法计算发送符号的估计值，在符合条件的情况下用第一次计算的均衡器系数作为该次均衡的所有均衡器系数；步骤3 计算输出符号等效衰落幅度系数和估计符号的概率；步骤4:用简化的算法，根据不同的调制方式将估计符号概率转化为比特概率并将其传送给译码器；步骤5 译码器将均衡器传送过来的比特软信息进行软译码，并将输出的比特外信息重新反馈给均衡器作为先验信息。综上所述，本发明基于这样的事实第一次迭代时发送符号方差全是相同的固定值，此时均衡器的系数固定不变，而当迭代达到一定的次数时，发送调制符号的方差很小，这时均衡器的系数的计算与发送符号关系很小，可以忽略这一部分，那么我们就可以认为均衡器的系数一经计算也不再改变。从而可以避免每计算一个符号就进行一次较大规模的矩阵求逆运算。另外在计算比特软信息的时候，借鉴了 Turbo码译码的max-log译码算法， 可以避免指数和对数运算，从而简化了算法的计算复杂度。对比未经过简化的算法，根据实际仿真说明简化的算法并没有导致性能的下降，却极大的减小了计算的复杂度。
图ITurbo均衡算法框2均衡器系数变化曲线图3简化算法和未经简化的算法的性能对比
具体实施例方式本发明基于这样的事实第一次迭代时发送符号方差全是相同的固定值，此时均衡器的系数固定不变，而当迭代达到一定的次数时，发送调制符号的方差很小，这时均衡器的系数的计算与发送符号关系很小，可以忽略这一部分，那么我们就可以认为均衡器的系数一经计算就不再改变。从而可以避免每计算一个符号就进行一次较大规模的矩阵求逆运算。另外在计算比特软信息的时候，借鉴了 Turbo码译码的max-log译码算法，可以避免了指数和对数运算，从而简化了算法的计算复杂度。本发明的技术方案包括以下步骤步骤1 接收到来自多径信道的信号，初始化均衡器，根据编码比特外信息计算发送调制符号的均值和方差。步骤2 用线性均衡算法计算发送符号的估计值，在符合条件的情况下用第一次计算的均衡器系数作为该次均衡的所有均衡器系数；步骤3 计算输出符号等效衰落幅度系数和估计符号的概率；步骤4:用简化的算法，根据不同的调制方式将估计符号概率转化为比特概率并将其传送给译码器；步骤5 译码器将均衡器传送过来的比特软信息进行软译码，并将输出的比特外信息重新反馈给均衡器作为先验信息。1)步骤1是接收多径信道接收到的信息然后初始化均衡器，并根据均衡器就收的发送符号的先验比特信息进行计算发送符号的均值和方差五卜' 凡(&)’
varW“{H2}-W2;2 ) 步骤2 M M S E均衡，计算 估计 符号 值式二+HDnHif]-1 (” -H￡{s,.})。此时计算量主要集中在[￡7义 +HDnH"]-1 的
计算上，当初次迭代并且星座图对称时，Dn是一个单位矩阵，[ση2八+HDnHHr1的计算与当前待估计的符号无关，因此+HDflHff]-1在整个一帧数据的计算中是不变的，一旦计算出来就不再改变。由图一可以看出，在经过几次迭代之后，均衡器的系数也保持恒定不再变化，此时可以在均衡器的系数初次计算出来之后就保持不变，这样就避免[ση2/~ +HDnH^r1
4所涉及到的大量的求逆运算。3)计算输出信号等效衰落幅度系数Pi和估计符号的概率
权利要求
1.发明基于这样的事实第一次迭代时发送符号方差全是相同的固定值，此时均衡器的系数固定不变，而当迭代达到一定的次数时，发送调制符号的方差很小，这时均衡器的系数的计算与发送符号关系很小，可以忽略这一部分，那么我们就可以认为均衡器的系数一经计算也不再改变。从而可以避免每计算一个符号就进行一次较大规模的矩阵求逆运算。 另外在计算比特软信息的时候，借鉴了 Turbo码译码的max-log译码算法，可以避免了指数和对数运算，从而简化了算法的计算复杂度。
2.根据权利要求1所述的简化算法，Turbo均衡包括以下步骤步骤1 接收到来自多径信道的信号，初始化均衡器，根据编码比特外信息计算发送调制符号的均值和方差。步骤2 用线性均衡算法计算发送符号的估计值，在符合条件的情况下用第一次计算的均衡器系数作为该次均衡的所有均衡器系数；步骤3 计算输出符号等效衰落幅度系数和估计符号的概率；步骤4:用简化的算法，根据不同的调制方式将估计符号概率转化为比特概率并将其传送给译码器；步骤5 译码器将均衡器传送过来的比特软信息进行软译码，并将输出的比特外信息重新反馈给均衡器作为先验信息。
全文摘要
Turbo均衡是指利用Turbo码的译码原理进行迭代译码，将Turbo码的前级译码结构替换为SISO均衡器，将均衡器输出的外信息输入译码器进行译码并将译码外信息反馈到前端进行迭代译码。本发明提出了一种减小Turbo均衡计算复杂度的改进方法。它基于这样的事实第一次迭代时发送符号方差全是相同的固定值，此时均衡器的系数固定不变，而当迭代达到一定的次数时，发送调制符号的方差很小，这时均衡器的系数的计算与发送符号关系很小，可以忽略这一部分，那么我们就可以认为均衡器的系数一经计算也不再改变。从而可以避免每计算一个符号就进行一次较大规模的矩阵求逆运算。另外在计算比特软信息的时候，借鉴了Turbo码译码的max-log译码算法，可以避免了指数和对数运算，从而简化了算法的计算复杂度。
文档编号H03M13/29GK102185617SQ20111012548
公开日2011年9月14日 申请日期2011年5月16日 优先权日2011年5月16日
发明者张君, 张忠培, 方正跃 申请人:电子科技大学