专利名称：Nr译码方法和nr译码器的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字传输系统领域，具体地，本发明涉及一种NR译码 方法和NR译码器，能够在不需要知道奇偶校验矩阵的情况下，采用前 向和后向搜索来得到软输出信息。
背景技术：
数字电视地面广播传输系统(DMB-T)是广播电视系统的重要组 成部分，系统规定了在UHF和VHF频段中，每腦Hz数字电视频带内，数 字地面广播传输系统的帧结构、信道编码和调制方式。其映射方式有 64QAM、 32QAM、 16QAM、 4QAM、 4QAM-NR等。其中4QAM-NR映射方式是在 4QAM符号映射之前增加NR准正交编码映射。FEC编码后的数据信号进行 基于比特的巻积交织，然后进行一个8比特到16比特的NR准正交映射， 再把映射后每2个比特采用4QAM调制方式映射到星座符号，直接与系统
信息复接，具体见图l。
Nordstrom Robinson码(简称NR码)是一种高效实用的非线性分组 码。NR(16，8，6)码的码率为1/2，字长为16，共有256个码字，最小汉 明距为6，可以纠正2个错误。与线性分组码相比，非线性分组码有一 些优势在构造码字上没有必要满足线性；可以有更多的码字组合和 更好的纠错能力。例如，与NR(16，8，6)最为接近的BCH码，字长为15， 共有128个码字，最小汉明距为5。
传统的NR译码器根据输入信息不同可以分为两种 一种是软输入
信息， 一种是硬输入信息，且这两种译码器的输出都是硬信息。两种 译码器的译码原理都是基于奇偶校验矩阵。对于硬输入信息，NR码在
ZJ或可以看成是一线性码，将输入信息与奇偶校验矩阵相乘，能得到 校正子。如果校正子为0，接收到的就是正确的序列；对于非0的校正 子，通过査表能纠正序列中的错误比特。对于软输入信息，根据奇偶
校验矩阵，可以得到该码对应的网格图结构(trellis structure), 然后可以采用两级译码方法对NR码进行译码。第一步找出最大似然的 分支路径，第二步是采用维特比(Viterbi)译码算法得到正确的序列。 所以奇偶校验矩阵对于N R译码是必须的。
传统的NR译码方法都需要能得到奇偶校验矩阵，但NR码是一非线 性码，理论上是不存在奇偶校验矩阵的。虽然NR在Z^域可以看成是线 性码，可以推导得到奇偶校验矩阵。但是，在编码端，需要将序列由 Z2域转换到Z,域，然后与生成矩阵相乘得到编码后的序列；在译码端
将接收序列与奇偶校验矩阵相乘，根据校正子得到正确的序列，该序 列需要转换到Z2。 Z2域到Z,域的转换增加了解码的复杂度。同时，NR 码与LDPC码进行级联，NR码需要输出软信息，这样才能更好的发挥LDPC 码的纠错能力。但传统的译码方法只能输出硬信息，这样就不适合与 LDPC码进行级联操作。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷提出了本发明。本发明的目的是提出- -种NR译码方法和NR译码器，能够在不需要知道奇偶校验矩阵的情况F， 采用前向和后向搜索来得到软输出信息。
为了实现上述目的，根据本发明，提出了一种NR译码方法，包括 对与NR码对应的网格图进行前向搜索，得到并记录各比特各状态的分
支度量值；对网格图进行后向搜索，得到分别与各信息比特的信息比 特值"1"和信息比特值"0"相对应的最大分支度量值M,(l)和M,O))，
以及通过比较最大分支度量值M,(l)和M,(O)，输出各信息比特的软输 出信息。
优选地，所述网格图基于NR码的编码表达式。
优选地，与校验比特相对应的网格图被简化为所有的状态经过所 有校验比特后汇合到0状态。
优选地，所述后向搜索从最后一个校验信息开始到第一个信息比 特结束，并将所有校验信息作为l比特进行处理。
优选地，所述各信息比特的软输出信息为M, (1)和M, (0)的差值。
优选地，所述NR码是NR(16，8，6)码。
另外，根据本发明，还提出了一种NR译码器，包括前向搜索装
置，对与NR码对应的网格图进行前向搜索，得到并记录各比特各状态 的分支度量值；后向搜索装置，对网格图进行后向搜索，得到分别与 各信息比特的信息比特值"1"和信息比特值"0"相对应的最大分支 度量值M,(l)和M,(O)，以及通过比较最大分支度量值M,(l)和M,(O)，输
出各信息比特的软输出信息。
优选地，所述前向搜索装置包括第一分支度量值产生器，生成
各比特各状态的分支度量值；加法器，对各路径上的分支度量值进行
加减操作；以及存储器，记录各比特各状态的分支度量值。
优选地，所述后向搜索装置包括第二分支度量值产生器，生成 校验比特的分支度量值；以及比较装置，获得最大分支度量值风(l)和
M,(0)的差值，作为各信息比特的软输出信息。
通过参考以下结合附图对所采用的优选实施例的详细描述，本发 明的上述目的、优点和特征将变得显而易见，其中 图1是DMB-T系统的系统框图2是根据本发明的NR码对应的网格图； 图3是根据本发明的NR译码器的框图；以及 图4是根据本发明的方法和传统方法的性能比较的图。
具体实施例方式
根据本发明的译码方法的理论基础是软输入软输出的维特比算 法，该算法经过前向和后向的搜索来产生接收序列的似然值，该似然 值即为软输出信息。
与编码器输出比特",相关的软信息的似然值(LLR，对数似然值)
表示为
其中r为接收序列。
该算法分成两步(前向和后向)。前向处理和普通的Viterbi —样， 在网格图中搜索最大分支度量值，并存储每个阶段各个状态对应的分 支度量值。后向处理，从i:N开始到i二O结束。在前向搜索中可以找到 最大似然序列，设其对应的最大分支度量值为M^，则该序列的后验 概率(a-posteriori probability)与M^成比例关系，其表达式如
下
Pr{: I ;} = Pr{; I ;} e"該
对于",，其后验概率可以表示为
Pr化=l|;}sew'(1)
其中M,(1);M^ 。用M,(O)表示信息序列w,对应的最大分支度量 值，有-
Pr{", =0|^ew'(。) (4) 则表达式(l)可以表示为
八(",)sM,(l)-M,(O) (5) 艮口i阶段所对应的软信息可以表示为",l和",二O所对应的最大分
支度量值的差。它表示幸存路径选错为待选路径的概率。
对于NR(16,8，6)码，前8比特为信息比特，后8比特为校验比特。 在前向阶段，我们只计算信息比特的分支度量值，并保存每个状态的 分支度量值。根据编码表达式
y。二z7"^化。"^々x^。+zj fc化化+W + 6r々J fc化9 力二力&。化化化+ fcfc&仏t J + fc牧 J卩^化J
》Z7化化"^5 + fc f化+义5 + fc 卩？5
力二x,Z2^y力々6'+fc+x。」6^化々fi+;rj+ 6r6'+W 力二力化'々々力。+6r^x" fc々々。+xj + fe+xj
y。-二力仏化々力,fc+W 6^义。t々J + 6^W fc+xj
/6'二力化々6々。"^+fctJ 6r。+X/仏"^Xx。"^」fc+xj
》二义fl仏化化化化& 7
(6)其中xo xi X2 x3 x4 x5 x6 X7为信息比特，y0 y' y2 y:〗^ y(' y 为校验比特。
可以得到8比特信息所对应的网格图。—对于校验信息，因不知道 奇偶检验矩阵，所以不能得出校验位的网格图。但信息位对应的网格 图经过8比特的校验位后都汇合到0状态，具体见图2。在后向阶段，分 支度量值的计算是从校验比特y7开始，到信息比特x。结束。根据图2， 可以计算出y7到yo的分支度量值，也就是只能计算出y。所对应的256个 状态的分支度量值，不能计算出y'到y6所对应的256个状态的分支度量
值。在后向阶段，对于信息比特X。到X7，存在竞争路，通过比较竞争 路径的M,(O)和M,(l)，可以得到软输出信息，其值为M,(l广M,(O)。
在实现上。对于前向搜索，因为没有竞争路径，需要进行加减操 作；对于后向搜索，因存在竞争路径，需要比较器。如图3所示，根据 本发明的NR译码器包括前向搜索装置，对与NR码对应的网格图进行 前向搜索，得到并记录各比特各状态的分支度量值；后向搜索装置，
对网格图进行后向搜索，得到分别与各信息比特的信息比特值"l"和 信息比特值"0"相对应的最大分支度量值M,(l)和M,(O)，以及通过比
较最大分支度量值M,(1)和M,(0)，输出各信息比特的软输出信息。
所述前向搜索装置包括第一分支度量值产生器(第一BMG)，生 成各比特各状态的分支度量值；加法器，对各路径上的分支度量值进 行加减操作；以及存储器，记录各比特各状态的分支度量值。
所述后向搜索装置包括第二分支度量值产生器(第二BMG)，生 成校验比特的分支度量值；以及比较器，获得最大分支度量值乾(l)和
A/,(0)的差值，作为各信息比特的软输出信息。
可以通过计算机仿真来验证所提出的算法的性能，仿真结果小-于 图4中。图4中，用来仿真的信道为AWGN信道，LDPC码率为0.8。通过该 图，可以发现本提案比传统算法在信能上有2.0dB的提高，与4QAM系统 相比，有3. ldB左右的性能提高。
尽管以上已经结合本发明的优选实施例示出了本发明，但是本领 域的技术人员将会理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可 以对本发明进行各种修改、替换和改变。因此，本发明不应由上述实
施例来限定，而应由所—附权利要求及其等价物来限定。
权利要求
1、一种NR译码方法，包括对与NR码对应的网格图进行前向搜索，得到并记录各比特各状态的分支度量值；对网格图进行后向搜索，得到分别与各信息比特的信息比特值“1”和信息比特值“0”相对应的最大分支度量值Mi(1)和Mi(0)，以及通过比较最大分支度量值Mi(1)和Mi(0)，输出各信息比特的软输出信息。
2、 根据权利要求1所述的NR译码方法，其特征在于所述网格图基 于NR码的编码表达式。
3、 根据权利要求1所述的NR译码方法，其特征在于与校验比特相 对应的网格图被简化为所有的状态经过所有校验比特后汇合到O状态。
4、 根据权利要求1所述的NR译码方法，其特征在于所述后向搜索 从最后一个校验信息开始到第一个信息比特结束，并将所有校验信息 作为l比特进行处理。
5、 根据权利要求1所述的NR译码方法，其特征在于所述各信息比 特的软输出信息为M, (1)和M, (0)的差值。
6、 根据权利要求1所述的NR译码方法，其特征在于所述NR码是 NR(16，8，6)码。
7、 一种NR译码器，包括前向搜索装置，对与NR码对应的网格图进行前向搜索，得到并记录各比特各状态的分支度量值；后向搜索装置，对网格图进行后向搜索，得到分别与各信息比特 的信息比特值"1"和信息比特值"0"相对应的最大分支度量值风(i)和风仰，以及通过比较最大分支度量值M,。和M,(0)，输出各信息比特的软输出信息。
8.根据权利要求7所述的NR译码器，其特征在于所述前向搜索装置包括第一分支度量值产生器，生成各比特各状态的分支度量值； 加法器，对各路径上的分支度量值进行加减操作；以及 存储器，记录各比特各状态的分支度量值。
9、根据权利要求7所述的NR译码器，其特征在于所述后向搜索装置包括第二分支度量值产生器，生成校验比特的分支度量值；以及 比较装置，获得最大分支度量值M,(1)和M,(0)的差值，作为各信息比特的软输出信息。
全文摘要
根据本发明，提出了一种NR译码方法，包括对与NR码对应的网格图进行前向搜索，得到并记录各比特各状态的分支度量值；对网格图进行后向搜索，得到分别与各信息比特的信息比特值“1”和信息比特值“0”相对应的最大分支度量值M<sub>i</sub>(1)和M<sub>i</sub>(0)，以及通过比较最大分支度量值M<sub>i</sub>(1)和M<sub>i</sub>(0)，输出各信息比特的软输出信息。
文档编号H04N7/64GK101383973SQ20071014561
公开日2009年3月11日 申请日期2007年9月3日 优先权日2007年9月3日
发明者朴范镇, 熊君君, 单 王, 魏立军 申请人:北京三星通信技术研究有限公司;三星电子株式会社