專利名稱：有效計(jì)算對數(shù)似然比的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及通信系統(tǒng)，尤其涉及確定閃爍增益比值的方法與設(shè)備。
背景技術(shù)：
數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通常涉及到在傳輸信號上調(diào)制數(shù)字消息。典型地，數(shù)字消息在調(diào)制和傳輸之前被編碼，并在接收和解調(diào)之后被譯碼。編碼后的數(shù)字消息通常分組成為形成符號的一個或多個比特。所述符號用于選擇一個標(biāo)識為代表該符號的高頻正弦電磁(EM)波形。通常用來通過高頻正弦EM波形發(fā)送符號的技術(shù)是按指定的方式改變波形的幅度、頻率和/或相位。因此，包括預(yù)定幅度、頻率和/或相位的EM波表示一個符號，即預(yù)定的比特模式。
在接收時，EM波形被解調(diào)與譯碼，從而確定數(shù)字消息。通常，尤其是在采用正交幅度調(diào)制(QAM)的系統(tǒng)中使用Turbo譯碼器時，解調(diào)器產(chǎn)生特定比特為零或一的對數(shù)似然性的軟輸出。Turbo譯碼器將對數(shù)似然值用作Turbo譯碼算法的輸入。而對數(shù)似然值計(jì)算是通常涉及多個比較器和乘法器的耗時且處理密集的計(jì)算。
因此，需要一種方法和設(shè)備用來確定接收數(shù)字消息中的比特為一與它為零之間的對數(shù)似然比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種方法與設(shè)備，用于通過計(jì)算接收符號和與比特匹配的最近星座點(diǎn)之間的距離以及接收符號和不與該比特匹配的最近星座點(diǎn)之間的距離來確定對數(shù)似然比。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，便于對本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)有更完整的理解，其中圖1是體現(xiàn)本發(fā)明特征的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境示意圖；圖2是說明解調(diào)器確定對數(shù)似然比的控制邏輯的流程圖；圖3是16QAM系統(tǒng)的星座圖；以及圖4是說明本發(fā)明計(jì)算對數(shù)似然比的一個實(shí)施例的框圖。
詳細(xì)描述在下面的討論中，多個具體細(xì)節(jié)被闡述從而提供了對本發(fā)明完整的理解。但是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本發(fā)明對于本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是很明顯的。在其他實(shí)例中，公知元件用示意圖或框圖的形式描述，從而避免不必要的細(xì)節(jié)使本發(fā)明模糊不清。此外，在很大程度上略去了有關(guān)通信等的細(xì)節(jié)部分，因?yàn)檫@些被認(rèn)為是對完全理解本發(fā)明來說不是必要的，并且還認(rèn)為相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對這些細(xì)節(jié)都比較熟悉。
此外需要注意的是，如果不是另外指明，這里描述的所有功能可以在硬件或軟件或兩者的組合中執(zhí)行。不過在優(yōu)選實(shí)施例中，為了提供最有效的實(shí)現(xiàn)方案，這些功能均用硬件實(shí)現(xiàn)。可替換地，如果不是另外指明，這些功能也可以由諸如計(jì)算機(jī)或電子數(shù)據(jù)處理器之類的處理器按照被編碼執(zhí)行這些功能的的代碼來執(zhí)行，例如計(jì)算機(jī)程序代碼、軟件和/或集成電路。
本發(fā)明的原理與優(yōu)點(diǎn)可以通過參考圖1-4中描述的說明性實(shí)施例被最好地理解。
參考附圖的圖1，附圖標(biāo)記100通常指通信網(wǎng)的一部分，這體現(xiàn)了本發(fā)明的特征。具體地，該通信部分100包括一個連接到數(shù)字信源114的發(fā)射機(jī)110，其被配置為接收來自數(shù)字信源114的數(shù)字輸入消息112，并產(chǎn)生和發(fā)射一個發(fā)射的已調(diào)信號116。此外，所述通信部分110包括一個接收機(jī)118，其被配置為接收通過EM波122發(fā)送的發(fā)送已調(diào)信號116作為接收的已調(diào)信號120，并將接收到的數(shù)字消息124轉(zhuǎn)發(fā)到目的地126。通常，如本領(lǐng)域所公知的，通過EM波122發(fā)射的已調(diào)信號116進(jìn)行發(fā)射會引入噪聲到所述發(fā)射信號，例如路徑損耗衰落和多徑衰落、電磁噪聲等，因此，接收到的已調(diào)信號120與發(fā)射的已調(diào)信號116不同。
發(fā)射機(jī)110通常包括與調(diào)制器130互連的編碼器128。編碼器128被配置為接收數(shù)字輸入消息112并將發(fā)射的碼字132提供給所述調(diào)制器130。優(yōu)選地，該調(diào)制器130是數(shù)字調(diào)制器，例如正交幅度調(diào)制(QAM)，其被配置為將發(fā)射的碼字132轉(zhuǎn)換成發(fā)射的已調(diào)信號116，該信號116可以借助于無線或有線技術(shù)通過EM波122被發(fā)射，從而提供接收的已調(diào)信號120。借助于無線或者有線技術(shù)的信號發(fā)射是本領(lǐng)域的公知常識，因此如果不是描述本發(fā)明所必需的，將不作更詳細(xì)的介紹。
接收機(jī)118包括一個與Turbo譯碼器互連的解調(diào)器134。解調(diào)器134被配置為接受接收到的已調(diào)信號120并產(chǎn)生一個接收到的符號(RS)以及在接收符號138中各個比特的對數(shù)似然比(LLR)。
該Turbo譯碼器136被配置為接受接收到的符號以及LLR 138，并將接收到的數(shù)字消息124提供給目的地126。接受接收到的符號和LLR 138并將接收到的數(shù)字消息124提供給目的地126的過程被認(rèn)為是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的，將不作詳細(xì)描述。
下面的描述都是根據(jù)使用16QAM技術(shù)的系統(tǒng)的描述，這僅用于示例的目的，而不能被解釋為作為本發(fā)明范圍的限定，本發(fā)明適用于任何M進(jìn)制的QAM應(yīng)用，它的應(yīng)用對讀了本發(fā)明的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說都是顯而易見的。
圖2描述了本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中LLR可以通過例如解調(diào)器134(圖1)被確定。然而作為初級問題，應(yīng)當(dāng)注意的是在業(yè)界接受的LLR通常是用下式表示的LLR(m)≈EsN[min(di2|m=1)-min(dj2|m=0)]]]>(公式1)其中，m表示接收的符號的第m比特；di2表示接收的符號與星座的第i個符號之間的距離；min(di2|m=1)]]>表示到第i個符號的距離，其中第i個符號是到(x，y)坐標(biāo)最近的符號；dj2表示接收符號和星座第j個符號之間的距離，第j個符號是其第m個比特與第i個符號的第m個比特相反的符號。
min(dj2|m=0)]]>表示到第j個符號的距離，其中第j個符號是到(x，y)坐標(biāo)最近的符號；以及Es/N表示信噪比。
此外，一般說來，距離di2可以用下式表示是被廣泛接受的，距離dj2也是一樣di2=(x-I^i)2+(y-Q^i)2=x2+y2+I^i2+Q^i2-2xI^i-2yQ^i]]>(公式2)其中， 和 表示第i個符號的I和Q分量；以及x，y分別表示接收到的I和Q分量。
因此，通過對任何一個(x，y)坐標(biāo)的解釋，公式2可以代入公式1導(dǎo)出下面的公式LLR(m)=EsN[(I^i2+Q^i2)-(I^j2+Q^j2)-2x(I^i-I^j)-2y(Q^i-Q^j)]]]>(公式3)通過使用最小幅度A0來標(biāo)準(zhǔn)化I和Q，公式變?yōu)長LR(m)=EsNA0[A0(I^i2+Q^i2)-A0(I^i2+Q^j2)]-EsNA0[2x(I^i-I^j)-2y(Q^i-Q^j)]]]>(公式4)最后，在Turbo譯碼器中可以用一個換算系數(shù)來計(jì)算項(xiàng)(Es/N)A0。不過，優(yōu)選地，Turbo譯碼器是根據(jù)Max-log-MAP算法的，其具有一個因子來消除(Es/N)A0項(xiàng)。這樣，公式4變?yōu)長LR(m)/EsNA0=[A0(I^i2+Q^j2)-A0(I^j2+Q^j2)-[2x(I^i-I^j)]+[2y(Q^i-Q^j)]]]>(公式5)如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的，給定i的值，j的值是個常數(shù)，因此，給定i和j，第一個括號中的值是恒定的。第二個括號和第三個括號中的值也可以被有效地確定。
現(xiàn)在再回到參考圖2，用于實(shí)現(xiàn)從公式5中得到的公式的優(yōu)選實(shí)施例確定輸入到Turbo譯碼器136的LLR，即LLR(m)/((Es/N)*A0)。從步驟210開始處理，其中(x，y)坐標(biāo)被接收。如本領(lǐng)域所公知的，解調(diào)器134產(chǎn)生一個表示接收到的(I，Q)坐標(biāo)的(x，y)坐標(biāo)，其中I表示接收能量矢量中的同相分量(也就是余弦)，Q表示正交分量(即正弦)。然后(x，y)坐標(biāo)被用來確定接收到的符號以及LLR 138。生成(x，y)坐標(biāo)的過程被認(rèn)為是本領(lǐng)域所公知的，因此，在此不作詳細(xì)描述。
然后該處理進(jìn)行到步驟212，其中符號i從(x，y)坐標(biāo)中被確定，符號i是離(x，y)坐標(biāo)最近的符號。優(yōu)選地，符號i可以通過將x和y的值與符號邊界進(jìn)行比較來確定，這將參考圖3進(jìn)行更詳細(xì)地說明。
給定符號i，處理進(jìn)行到步驟214-226，其中符號i中的各個比特都執(zhí)行一個循環(huán)。在步驟216中，在準(zhǔn)備計(jì)算公式5時確定幾個參數(shù)。即j的值，這是離坐標(biāo)(x，y)最近的符號，該坐標(biāo)有一個與第i個符號的相應(yīng)的比特值相反的比特值、 的值、 的值、 的值、 的符號、 的值以及 的符號。它的優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)包括一個存儲器，如只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)等，其包含上述值并用i作索引?？商鎿Q地，上述值也可以被計(jì)算。下表規(guī)定了用于實(shí)現(xiàn)Motorola提出的16-QAM 1Xtreme標(biāo)準(zhǔn)的符號i的最左邊比特的可能值，并且僅僅作為示例的目的給出，就這一點(diǎn)來說，不能以任何一種形式限制本發(fā)明。
可以為符號i的其余比特構(gòu)造類似的表，并且對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，只要讀了上述所公開的這就是顯而易見的。
在步驟216中確定指定參數(shù)值后，處理進(jìn)行到步驟218、220、222，優(yōu)選地是并行進(jìn)行的。在步驟218中，公式5的第一個括號的值，即[A0(I^i2+Q^i2)-A0(I^j2+Q^j2)],]]>是通過累加上面公開的表中各自的值進(jìn)行計(jì)算的?？商鎿Q地，得到的和值，即[A0(I^i2+Q^i2)-A0(I^j2+Q^j2)],]]>可以被預(yù)先確定并存儲在表中，在這種情況下，不需要步驟218。
在步驟220中，計(jì)算項(xiàng) 的值。優(yōu)選地，上表將 的值存儲為2的冪。例如，如果 的值為8，那么存儲在 的值為3(23＝2*4＝8)。 的值適用于x的值，優(yōu)選地，通過使用一個移位寄存器將x左移 的值個比特?？商鎿Q地，尤其是在 的值的可能范圍不限于2的冪的系統(tǒng)中，存儲在表中的各自的值可以是 的絕對值，并且項(xiàng) 的值可以通過使用移位寄存器和加法器來確定。例如，如果 的值是6，那么 的值可以通過左移2比特以及加上初始值來被確定。
通過使用上述表中得到的“ 的符號”參數(shù)可以更好地糾正符號。例如，如果在各自“ 的符號”列的值為0，那么計(jì)算的值設(shè)為負(fù)值，否則值保持為正。此外，優(yōu)選地，“ 的符號”合并計(jì)算得到的值的符號和公式5中的項(xiàng)的符號。
以類似的方式， 的值在步驟222中被確定。
在步驟218、220、222之后，處理進(jìn)行到步驟224，其中(LLR(m)/((Es/N)*A0))的值通過相加步驟218、220、222的結(jié)果被確定。
然后處理進(jìn)行到步驟226，其中確定是否已經(jīng)處理符號i的所有比特。如果所作的確定是沒有處理完符號i中的所有比特，那么處理進(jìn)行到步驟214-224，其中符號i中的下一個比特被處理。然而。如果所作的確定是符號i中的所有m比特均被處理，那么處理進(jìn)行到步驟210，其中接收到一個新的(x，y)坐標(biāo)，步驟212-226如上所述重復(fù)進(jìn)行。
圖3描述了一個體現(xiàn)本發(fā)明特征的16QAM星座圖，它符合Motorola建議的1Xtreme標(biāo)準(zhǔn)?？梢钥闯?，星座點(diǎn)位于-3A0、-A0、A0和3A0處。除了I軸和Q軸以外，點(diǎn)劃線310、312、314和316也表示各個星座點(diǎn)之間的邊界(-2A0，0及2A0)。例如，如果(x，y)坐標(biāo)位于由I軸、Q軸、點(diǎn)劃線310和點(diǎn)劃線312形成的矩形內(nèi)，那么符號i等于0，(I，Q)的坐標(biāo)值在被A0便準(zhǔn)化之后成為(1，1)。
此外，圖3描述了符號i和符號j之間的關(guān)系。如果符號i是符號0，那么如上所述，符號j是距離(x，y)坐標(biāo)最近的有一個比特值與符號i的相應(yīng)比特值相反的符號，對于第一個比特，即最左邊的比特，是符號8。類似地，對于第二個比特，符號j等于4。
圖4描述了在超大規(guī)模集成電路(VLSI)結(jié)構(gòu)的情況中，用于參考圖2確定上述(LLR(m)/((Es/N)*A0))的值的一個實(shí)施例。門限比較器410被配置為接收(x，y)坐標(biāo)并如上面參考圖3所述將坐標(biāo)值與上述門限限制進(jìn)行比較，即-2A0、0和A0邊界。門限比較器的輸出是與(x，y)坐標(biāo)相同的邊界范圍內(nèi)的符號相對應(yīng)的符號i，也就是符號i是距離(x，y)最近的符號。
可以選擇地，使用一個(i，j)交換器412保存存儲器。從上表中可以知道，符號0-7的值與符號8-15的值對稱。對于特定的應(yīng)用，如果需要，可以通過只存儲符號0-7的值，該(i，j)交換器可以被用于保存存儲器。如果符號i是8-15，那么j的值被用作表以及交換的符號的值的索引，j的值對于每個符號i的每個比特是常數(shù)。因此，該(i，j)交換器412耦合到門限比較器410從而接收符號i并提供一個索引值，其可以是符號i或符號j。該(i，j)交換器412估計(jì)符號i的第一個比特，如果符號i的第一個比特是1，也就是符號i的值是8-15，則將符號i的值與符號j的值進(jìn)行交換。
諸如ROM 414之類的存儲器耦合到(i，j)交換器412，并被配置用來如上面參考表1和圖2所述存儲上述合適的值。ROM 414也耦合到加法器416，用于接收項(xiàng) 和 的值并計(jì)算它們和值?？商鎿Q地，如上所述， 和 的和也可以直接存儲在ROM 414中，在這種情況下就不需要加法器416。
移位器420(例如桶式移位器)被配置為用于接收(x，y)坐標(biāo)的x分量的值以及用2的冪次表示的 的值。移位器420將x的值左移由ROM 414中的 項(xiàng)的值指定比特的數(shù)目。符號轉(zhuǎn)換器422耦合到移位器420，用于接收移位器420的結(jié)果并變換該符號為上面針對ROM 414中的“ 的符號”項(xiàng)指定的符號。
類似地，移位器430與符號轉(zhuǎn)換器432被用于確定 的值。
加法器440耦合到符號轉(zhuǎn)換器422以及符號轉(zhuǎn)換器432，并被配置為用于確定 與 的和。
加法器450計(jì)算(LLR(m)/((Es/N)*A0))的最終值，作為來自加法器440的結(jié)果的 的和與來自于加法器416的結(jié)果的 的和的和。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以有很多形式和實(shí)施例。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以對前述的內(nèi)容進(jìn)行幾種變化。例如，本發(fā)明可以用于任何無線設(shè)備，例如無線電話、無線計(jì)算機(jī)、無線PDA等，以及被配置為連接到無線設(shè)備的部件、被配置為無線設(shè)備的一個元件的部件等。
應(yīng)該說明的是，盡管參考本發(fā)明的幾個特定優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明公開的實(shí)施例是說明性的，而不是在本質(zhì)上進(jìn)行限制，并且，對前面公開的內(nèi)容進(jìn)行大范圍內(nèi)的變化、修改、變更、替代是預(yù)期的，而在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的一些特征可以在不使用其他特征時應(yīng)用。對本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，根據(jù)對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的上述描述的回顧，很多這樣的變化和修改是輕而易舉和所希望的。因此，對所附權(quán)利要求進(jìn)行廣闊的和以與本發(fā)明的范圍相一致的方式解釋是適當(dāng)?shù)摹?br> 權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括用于接收(210)已調(diào)信號的(x，y)坐標(biāo)值的裝置；用于依據(jù)式子-2x(i-j)確定(220)第一個值的裝置，其中i是最接近所述(x，y)坐標(biāo)的第一個符號的I分量，j是最接近所述(x，y)坐標(biāo)的第二個符號的I分量，它具有與所述第一個符號的相應(yīng)比特值相反的比特值；用于依據(jù)式子 確定(222)第二個值的裝置，其中 是所述第一個符號的Q分量， 是所述第二個符號的Q分量；用于確定(218)等于 和 的和的第三個值的裝置，其中A0是最小幅度；用于確定(224)作為所述第一個值、第二個值和第三個值的和值的對數(shù)似然比(LLR)的裝置；以及用于將LLR發(fā)送給譯碼器的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括用于將2(|I^i-I^j|),2(|Q^i-Q^j|),]]>A0(I^i2+Q^i2),-A0(I^j2+Q^j2),]]>2x(i-j)的符號以及 的符號中的至少一個的值存儲(216)在存儲器中的裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述的用于確定第一個值的裝置包括加法器和連接到所述加法器的符號轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述的用于確定第二個值的裝置包括加法器和連接到所述加法器的符號轉(zhuǎn)換器。
5.一種用于確定對數(shù)似然比的方法，該方法包括步驟接收(210)接收到信號的(x，y)坐標(biāo)；依據(jù)式子-2x(i-j)確定第一個值(220)，其中i是最接近所述(x，y)坐標(biāo)的第一個符號的I分量，而j是最接近所述(x，y)坐標(biāo)的第二個符號的I分量，它具有與所述第一個符號的對應(yīng)比特值相反的比特值；依據(jù)式子 確定第二個值(222)，其中 是所述第一個符號的Q分量， 是所述第二個符號的Q分量；確定等于A0(I^i2+Q^i2),-A0(I^j2+Q^j2)]]>的和值的第三個值(218)，其中A0是最小幅度；以及確定作為所述第一個值、第二個值和第三個值的和值的對數(shù)似然比(224)。
全文摘要
一種方法與設(shè)備，用于確定接收到的信號的對數(shù)似然比。該對數(shù)似然比是通過計(jì)算接收到的符號和與比特匹配的最近星座點(diǎn)之間的距離以及接收到的符號和不與該比特匹配的最近星座點(diǎn)之間的距離被確定的。
文檔編號H03M13/00GK1526215SQ02813946
公開日2004年9月1日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月12日
發(fā)明者A·何, A·普倫蒂斯, A 何, 椎偎 申請人:皇家菲利浦電子有限公司