專利名稱：縮減的軟輸出信息分組的選擇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，尤其涉及縮減軟符號(hào)發(fā)生器計(jì)算的軟輸出信息分組的設(shè)備和方法，其中計(jì)算的軟輸出信息分組接著被軟符號(hào)-軟比特映射器使用。
背景技術(shù)：
近年來，世界已經(jīng)見證了無線通信需求的爆炸式增長，并且估計(jì)這種需求未來仍會(huì)增加。已經(jīng)有5億多用戶在使用蜂窩電話服務(wù)，并且數(shù)量正繼續(xù)增加。最終在不遠(yuǎn)的將來，蜂窩用戶的數(shù)量會(huì)超過固定線路電話裝機(jī)數(shù)量。在許多情況下，移動(dòng)服務(wù)的收入已經(jīng)超過固定線路服務(wù)的收入，即使移動(dòng)電話產(chǎn)生的傳輸量遠(yuǎn)比不過固定網(wǎng)絡(luò)。
其它相關(guān)無線技術(shù)也經(jīng)歷了與蜂窩技術(shù)類似的增長。例如無繩電話、雙向無線中繼系統(tǒng)、尋呼(單向和雙向)、消息傳送、無線局域網(wǎng)(WLAN)和無線本地環(huán)路(WLL)。另外，新的寬帶通信方案被迅速采用，以便為用戶提供更高的帶寬和更快速的互聯(lián)網(wǎng)訪問。諸如xDSL、短程高速無線連接、高速衛(wèi)星下行鏈路(和某些情況下的上行鏈路)的寬帶服務(wù)正被提供給分布越來越廣泛的用戶。
對(duì)于蜂窩服務(wù)，大多數(shù)用戶當(dāng)前在使用數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)。幾乎所有銷售給客戶的新蜂窩手機(jī)均是基于數(shù)字技術(shù)，通常為第二代數(shù)字技術(shù)。當(dāng)前，正在設(shè)計(jì)和測試能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)分組網(wǎng)絡(luò)和更高數(shù)據(jù)速率的第三代數(shù)字網(wǎng)絡(luò)。第一代模擬系統(tǒng)包括眾所周知的AMPS協(xié)議、TACS協(xié)議等等。數(shù)字系統(tǒng)包括例如GSM、TDMA(IS-136)或CDMA(IS-95)。
圖1示出了圖解現(xiàn)有技術(shù)通信系統(tǒng)的例子，其中在發(fā)送器中使用內(nèi)部和外部編碼器，在接收器中使用內(nèi)部和外部解碼級(jí)，并且在信道之后使用噪聲源。通信系統(tǒng)10表示可以在上述許多通信服務(wù)中使用的典型方案。在這種系統(tǒng)中，發(fā)送器11包括編碼器14、交織器15、符號(hào)發(fā)生器(即比特-符號(hào)映射器)16和調(diào)制器18。發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)比特12被輸入到編碼器14，編碼器14可以包括諸如里德-索羅蒙編碼器、卷積編碼器、檢驗(yàn)比特發(fā)生器等等的糾錯(cuò)編碼器。編碼器的功能是加入冗余比特以允許定位和修復(fù)傳輸差錯(cuò)。
應(yīng)當(dāng)注意，接收器中的內(nèi)部和外部解碼器在系統(tǒng)中具有互補(bǔ)編碼器。系統(tǒng)的外部編碼器包括編碼器14，例如里德-索羅蒙編碼器等等。內(nèi)部編碼器包括信道20，信道20通常可以被模擬成L-符號(hào)長的FIR型信道。
從編碼器輸出的比特接著被交織，其中改變比特順序以便更有效地抵制脈沖串差錯(cuò)。交織導(dǎo)致的比特重新排列改進(jìn)了對(duì)出錯(cuò)脈沖串的抵抗力，同時(shí)向傳輸加入了等待時(shí)間和延遲。
從交織器輸出的比特接著被比特-符號(hào)映射器16映射到符號(hào)。比特-符號(hào)映射器的功能是將比特轉(zhuǎn)換成調(diào)制器符號(hào)。例如，8-PSK調(diào)制器使用8個(gè)符號(hào)Sk(k＝0..7)，因此映射器得到3個(gè)比特，并且將它們轉(zhuǎn)換成8個(gè)符號(hào)中的一個(gè)。于是，比特-符號(hào)映射器針對(duì)每3個(gè)輸入比特產(chǎn)生一個(gè)符號(hào)。
映射器的輸出被輸入到調(diào)制器18，調(diào)制器18接收M元字母表中的符號(hào)，并且產(chǎn)生接著通過信道20發(fā)送的模擬信號(hào)。信道可以包括移動(dòng)無線信道(例如蜂窩、無繩)，固定無線信道(例如衛(wèi)星)，或有線信道(例如xDSL、ISDN、以太網(wǎng)等等)。發(fā)送器中執(zhí)行的處理被用來產(chǎn)生可以通過信道發(fā)送的信號(hào)，以便由接收器提供健壯、無差錯(cuò)的檢測。
在接收器13上，來自信道的模擬信號(hào)被輸入到前端電路22，前端電路22解調(diào)和采樣接收信號(hào)以產(chǎn)生接收樣本y(k)21。樣本接著被輸入到內(nèi)部解碼器24。內(nèi)部解碼器的例子是均衡器，均衡器補(bǔ)償信道的延遲和時(shí)間擴(kuò)展所導(dǎo)致的ISI，以試圖檢測最初由調(diào)制器發(fā)送的符號(hào)。
均衡器可以適于輸出硬符號(hào)判決或軟符號(hào)判決。通常使用的硬判決均衡器的例子包含最大似然順序估測(MLSE)均衡器(使用眾所周知的Viterbi算法(VA))，線性均衡器和判決反饋均衡器(DFE)。軟輸出型均衡器的例子包含軟輸出Viterbi算法(SOVA)型均衡器，和基于計(jì)算量更大的最大經(jīng)驗(yàn)(MAP)算法的均衡器。
在使用硬判決均衡器時(shí)，內(nèi)部解碼器的輸出包括表示硬判決的符號(hào)s(k)23。如果使用軟輸出解碼器，內(nèi)部解碼器的符號(hào)s(k)輸出包括軟符號(hào)判決。對(duì)于硬判決內(nèi)部解碼器，均衡器24的輸出和接收的樣本21被輸入到軟輸出發(fā)生器25，軟輸出發(fā)生器25的功能是產(chǎn)生去交織器使用的軟判決信息27。注意，根據(jù)去交織器的類型，軟輸出發(fā)生器適于產(chǎn)生軟符號(hào)信息或軟比特信息。對(duì)于前者，去交織器必須適于執(zhí)行基于符號(hào)的去交織。如果去交織器適于執(zhí)行基于比特的去交織，從軟輸出發(fā)生器輸出的軟符號(hào)信息首先必須被轉(zhuǎn)換成軟比特信息。例如，8-PSK調(diào)制器使用8個(gè)符號(hào)Sk(k＝0..7)，映射器將各個(gè)符號(hào)轉(zhuǎn)換成3個(gè)比特。
軟輸出發(fā)生器的輸出接著被輸入到去交織器26，去交織器26的功能是根據(jù)使用的去交織器的類型恢復(fù)符號(hào)或比特的初始順序。該比特接著被輸入到外部解碼器29，外部解碼器29的功能是使用編碼器插入的冗余比特定位和修復(fù)差錯(cuò)。外部解碼器產(chǎn)生二進(jìn)制接收數(shù)據(jù)αk28。
外部解碼器的例子包含使用Viterbi算法的turbo解碼器和卷積解碼器。由于考慮到涉及接收符號(hào)可靠率的軟信息，這種解碼器提供更好的性能。然而當(dāng)關(guān)于接收符號(hào)的軟信息不可用時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)解碼器的性能改進(jìn)。注意，Viterbi算法被廣泛應(yīng)用在通信系統(tǒng)中，并且適于執(zhí)行包含解調(diào)、解碼、均衡等等的功能。許多系統(tǒng)在內(nèi)部和外部解碼級(jí)中使用Viterbi算法。
如上所述，某些系統(tǒng)中的外部解碼器適于使用從例如均衡器的內(nèi)部解碼器輸出的符號(hào)判決。然而，最優(yōu)解碼器需要軟判決而不是硬判決。例如，使用Viterbi算法執(zhí)行卷積前向糾錯(cuò)解碼的外部解碼器需要輸入軟判決。Viterbi解碼器的優(yōu)點(diǎn)是可以有效處理軟判決信息。為了提供軟符號(hào)判決，內(nèi)部解碼器通常包括諸如SOVA或基于MAP的均衡器的軟輸出均衡器。
然而在某些情況下，例如當(dāng)使用收縮碼或使用基于比特而不是基于符號(hào)的交織時(shí)，外部解碼器不能使用軟符號(hào)判決。此外，眾所周知最優(yōu)解碼器需要軟比特判決而不是硬比特判決。于是，最優(yōu)外部解碼器需要軟比特輸入而不是軟符號(hào)輸入或硬判決。注意，硬判決包括比特值(即′0′或′1′)，而軟比特判決可以包括除了判決可靠率之外的比特值?？蛇x地，軟比特判決可以只包括′1′判決的可靠率值，或可選地，只包括′0′判決的可靠率值。
針對(duì)適于處理GSM EGPRS信號(hào)的接收器說明該問題。這種系統(tǒng)使用逐比特交織器和收縮卷積編碼在需要均衡的信道上執(zhí)行前向糾錯(cuò)(FEC)。假定所使用的均衡器在其操作中使用軟輸出Viterbi算法，并且外部FEC解碼器使用Viterbi算法。在去交織之后，均衡器的軟符號(hào)判決信息輸出不再涉及去交織器的比特輸出。
在使用最優(yōu)解碼器的系統(tǒng)中，均衡器適于提供軟輸出，即軟符號(hào)判決。如上所述，眾所周知的軟輸出均衡器包含基于最大似然順序檢測或例如MAP的方法的均衡器。然而在具有大符號(hào)字母表或信道具有若干符號(hào)周期的時(shí)間擴(kuò)展的通信系統(tǒng)中，使用這種技術(shù)是不切實(shí)際的。這種條件要求使用復(fù)雜度較低的軟輸出均衡器。
在″A Soft-Decision State-Space Equalizer for FIR Channels″，J.Thielecke，IEEE Transactions on Communications，Vol.45，No.10，1997年10月，中描述了產(chǎn)生軟比特判決的現(xiàn)有技術(shù)。描述了非線性均衡器，非線性均衡器被用于基于信道的狀態(tài)-空間描述的FIR信道。該算法使用類似于Kalman硬判決反饋均衡器的等式，其中引入了接收比特的概率估測。
這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是計(jì)算復(fù)雜度非常高，使得難以在實(shí)際通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。另外，該技術(shù)受限于特定類型的信道和特定的信道描述方式。
因此，期望進(jìn)一步降低軟符號(hào)發(fā)生器的復(fù)雜度和產(chǎn)生軟比特信息所需的計(jì)算量，同時(shí)保持結(jié)果的最優(yōu)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是新穎和有用的、用于縮減軟符號(hào)發(fā)生器計(jì)算的軟輸出信息分組的設(shè)備和方法。軟符號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的縮減的軟輸出信息分組接著被軟符號(hào)-軟比特映射器使用，軟符號(hào)-軟比特映射器的功能是將軟符號(hào)判決信息轉(zhuǎn)換成軟比特判決信息。
本發(fā)明在使用中構(gòu)造(最好根據(jù)經(jīng)驗(yàn))競爭符號(hào)表，競爭符號(hào)表包含符號(hào)的各個(gè)比特的最可能競爭符號(hào)。表格填充有各個(gè)可能符號(hào)值的m個(gè)記錄，其中m表示每個(gè)符號(hào)的比特?cái)?shù)。根據(jù)硬判決從表格檢索競爭符號(hào)。僅針對(duì)競爭符號(hào)(而不是所有可能符號(hào))產(chǎn)生軟符號(hào)信息，于是大大減小了信息分組的尺寸。
本發(fā)明允許軟符號(hào)發(fā)生器提供較少的軟符號(hào)值。如上所述，計(jì)算比特對(duì)數(shù)似然比只需要m+1(在某些情況下為m)而不是M個(gè)軟符號(hào)值。對(duì)于各個(gè)符號(hào)，需要硬判決符號(hào)和m個(gè)軟符號(hào)值。額外m個(gè)軟符號(hào)值對(duì)應(yīng)于這樣的競爭符號(hào)(即最接近相鄰符號(hào))，該競爭符號(hào)具有的比特與對(duì)應(yīng)于最大軟符號(hào)值的符號(hào)的比特相反。在使用8-PSK時(shí)，各個(gè)硬判決與3個(gè)競爭符號(hào)相關(guān)。如圖中的模擬所示，本發(fā)明的方法產(chǎn)生若干dB的性能改進(jìn)。
接著將軟符號(hào)信息輸入到軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換器。在本發(fā)明中使用這種轉(zhuǎn)換器允許在引入逐比特而不是逐符號(hào)交織器的系統(tǒng)中使用軟解碼。這種系統(tǒng)的例子是GSM增強(qiáng)通用分組無線系統(tǒng)(EGPRS)。本發(fā)明也適用于這樣的系統(tǒng)，其中編碼器使用的字母表與調(diào)制器使用的字母表具有不同的大小。系統(tǒng)可以具有例如與8-PSK調(diào)制器串聯(lián)的1/2碼速率編碼器。在這種系統(tǒng)中，接收器中均衡器的軟符號(hào)判決信息輸出與解碼器所需的軟判決信息的類型不匹配。
本發(fā)明的方法可以通過硬件或軟件執(zhí)行。包括處理器、存儲(chǔ)器等等的計(jì)算機(jī)在工作中運(yùn)行適于執(zhí)行本發(fā)明縮減信息分組的方法的軟件。
本發(fā)明具有若干優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是逐比特或逐符號(hào)交織器可被用于系統(tǒng)中，盡管為軟輸入FEC解碼器(例如用于turbo碼、卷積碼等等的軟解碼器)提供軟比特信息。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是獨(dú)立于所使用的軟符號(hào)發(fā)生器的類型。于是，本發(fā)明可用于低復(fù)雜度的軟輸出產(chǎn)生機(jī)制，以及高復(fù)雜度的SOVA型機(jī)制。
另一個(gè)好處是逼近方法和所得到表格具有較高的計(jì)算效率，因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)只需要最小數(shù)量的算術(shù)運(yùn)算。競爭符號(hào)表相對(duì)較小，并且可以基于ROM。對(duì)于M元調(diào)制，表格大小為Mlog2(M)。此外，本發(fā)明可以被應(yīng)用于任何尺寸的群集(constellation)，其中群集越大，則收效越好。
于是，根據(jù)本發(fā)明提供了產(chǎn)生用于減小信息分組復(fù)雜度的競爭符號(hào)表的方法，該信息分組被用來根據(jù)M元符號(hào)字母表的軟符號(hào)信息產(chǎn)生軟比特值，該方法包括針對(duì)M個(gè)可能符號(hào)判決中的各個(gè)符號(hào)判決的步驟對(duì)于每個(gè)符號(hào)的m個(gè)比特中的各個(gè)比特位置j計(jì)算到M/2個(gè)符號(hào)判決的歐幾里德距離，所述符號(hào)判決中位置j的比特與當(dāng)前符號(hào)中第j個(gè)比特相反；選擇產(chǎn)生最小歐幾里德距離的符號(hào)判決；根據(jù)當(dāng)前符號(hào)和當(dāng)前比特位置將符號(hào)判決放置在表格中，其中m、M和j是正整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明還提供了縮減軟符號(hào)輸出發(fā)生器產(chǎn)生的軟輸出信息分組的方法，該方法包括步驟預(yù)先計(jì)算包括各個(gè)可能符號(hào)判決的最可能競爭符號(hào)的競爭符號(hào)表；針對(duì)各個(gè)硬判決在競爭符號(hào)表中查找對(duì)應(yīng)于m個(gè)比特位置中的各個(gè)比特位置的最可能競爭符號(hào)；產(chǎn)生和輸出對(duì)應(yīng)于m個(gè)競爭符號(hào)中的各個(gè)競爭符號(hào)的軟符號(hào)判決值，其中m是正整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明還提供了針對(duì)M元符號(hào)字母表根據(jù)硬判決產(chǎn)生軟比特判決的方法，該方法包括步驟預(yù)先計(jì)算包括各個(gè)可能符號(hào)判決的最可能競爭符號(hào)的競爭符號(hào)表；針對(duì)各個(gè)硬判決在競爭符號(hào)表中查找對(duì)應(yīng)于m個(gè)比特位置中的各個(gè)比特位置的最可能競爭符號(hào)；計(jì)算對(duì)應(yīng)于各個(gè)競爭符號(hào)的軟輸出值；根據(jù)關(guān)于對(duì)應(yīng)于特定比特位置的硬判決和競爭符號(hào)的函數(shù)計(jì)算m個(gè)比特中的各個(gè)比特的軟比特判決值，其中m和M是正整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明還提供了接收和解碼M元發(fā)送信號(hào)的通信接收器，包括接收M元發(fā)送信號(hào)并且將其轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)的射頻(RF)前端電路；解調(diào)器，適于接收基帶信號(hào)，并且根據(jù)被用來產(chǎn)生發(fā)送信號(hào)的M元調(diào)制方案由基帶信號(hào)產(chǎn)生接收信號(hào)；第一解碼器，用于接收所述接收信號(hào)并且由接收信號(hào)產(chǎn)生軟符號(hào)判決序列；軟輸出計(jì)算模塊，包括被編程以執(zhí)行以下操作的處理裝置預(yù)先計(jì)算包括各個(gè)可能符號(hào)判決的最可能競爭符號(hào)的競爭符號(hào)表； 針對(duì)各個(gè)硬判決在競爭符號(hào)表中查找對(duì)應(yīng)于m個(gè)比特位置中的各個(gè)比特位置的最可能競爭符號(hào)；計(jì)算對(duì)應(yīng)于各個(gè)競爭符號(hào)的軟輸出值；根據(jù)關(guān)于對(duì)應(yīng)于特定比特位置的硬判決和競爭符號(hào)的函數(shù)計(jì)算m個(gè)比特中的各個(gè)比特的軟比特判決值；第二解碼器，適于接收軟比特值并且由軟比特值產(chǎn)生二進(jìn)制接收數(shù)據(jù)，其中m和M是正整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明還提供了在其中嵌入計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)在經(jīng)過適當(dāng)編程的系統(tǒng)中執(zhí)行所述程序時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序使得該系統(tǒng)通過執(zhí)行以下步驟由硬判決產(chǎn)生軟比特判決提供包括各個(gè)可能符號(hào)判決的最可能競爭符號(hào)的競爭符號(hào)表；針對(duì)各個(gè)硬判決在競爭符號(hào)表中查找對(duì)應(yīng)于m個(gè)比特位置中的各個(gè)比特位置的最可能競爭符號(hào)；計(jì)算對(duì)應(yīng)于各個(gè)競爭符號(hào)的軟輸出值；根據(jù)關(guān)于對(duì)應(yīng)于特定比特位置的硬判決和競爭符號(hào)的函數(shù)計(jì)算m個(gè)比特中的各個(gè)比特的軟比特判決值，其中m是正整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明還提供了針對(duì)M元符號(hào)字母表根據(jù)硬判決產(chǎn)生軟比特判決的方法，該方法包括步驟產(chǎn)生完全軟信息分組，完全軟信息分組包括字母表中所有可能符號(hào)的軟判決；預(yù)先計(jì)算包括各個(gè)可能符號(hào)判決的最可能競爭符號(hào)的競爭符號(hào)表；針對(duì)各個(gè)硬判決在競爭符號(hào)表中查找對(duì)應(yīng)于q個(gè)比特位置中的各個(gè)比特位置的最可能競爭符號(hào)；針對(duì)部分縮減的軟信息分組中的軟符號(hào)判決，計(jì)算q個(gè)比特中各個(gè)比特的軟比特判決值，所述部分縮減的軟信息分組包括對(duì)應(yīng)于最可能競爭符號(hào)的軟符號(hào)判決，其中q和M是正整數(shù)。
這里參照附圖并且通過單純的例子描述本發(fā)明，其中圖1圖解了現(xiàn)有技術(shù)通信系統(tǒng)的例子，其中在發(fā)送器內(nèi)使用內(nèi)部和外部編碼器，在接收器中使用內(nèi)部和外部解碼級(jí)，并且向信道加入噪聲源；圖2的模塊解了引入根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的軟輸出計(jì)算模塊的串聯(lián)接收器；圖3的模塊圖更詳細(xì)地圖解了本發(fā)明的軟輸出計(jì)算模塊；圖4圖解了用于格雷碼8-PSK調(diào)制的比特調(diào)制及其排列到2個(gè)分組MSB＝0和MSB＝1的符號(hào)映射；圖5圖解了用于格雷碼8-PSK調(diào)制的比特調(diào)制及其排列到2個(gè)分組SSB＝0和SSB＝1的符號(hào)映射；圖6圖解了用于格雷碼8-PSK調(diào)制的比特調(diào)制及其排列到2個(gè)分組LSB＝0和LSB＝1的符號(hào)映射；圖7的流程解了本發(fā)明的競爭符號(hào)表產(chǎn)生方法；圖8的流程解了本發(fā)明的比特對(duì)數(shù)似然比計(jì)算方法；圖9的模塊解了GSM EGPRS移動(dòng)站中的功能處理模塊；圖10圖解了GSM消息的單元，包含尾標(biāo)、數(shù)據(jù)和訓(xùn)練符號(hào)；圖11圖解了串聯(lián)通信接收器使用和不使用本發(fā)明的縮減信息分組方法時(shí)的模擬結(jié)果，其中對(duì)比示出了外部解碼器的輸出上的BER和SNR；以及圖12的模塊解了適于執(zhí)行本發(fā)明的縮減信息分組方法的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)例子。
具體實(shí)施例方式
全文使用的符號(hào)本文使用了以下符號(hào)。
術(shù)語定義AMPS先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)ASIC專用集成電路AWGN附加高斯白噪聲BER 比特差錯(cuò)率CDMA碼分多址CPU 中央處理單元
DFE 判決反饋均衡器DSL 數(shù)字用戶線路DSP 數(shù)字信號(hào)處理器EDGE GSM和TDMA/136演化標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率EEPROM 電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEROM電可擦除只讀存儲(chǔ)器EGPRS增強(qiáng)通用分組無線系統(tǒng)EPROM電可編程只讀存儲(chǔ)器FEC 前向糾錯(cuò)FIR 有限脈沖響應(yīng)FPGA 現(xiàn)場可編程門陣列GERANGSM EDGE無線接入網(wǎng)絡(luò)GMSK 高斯最小頻移鍵控GSM 全球移動(dòng)通信系統(tǒng)IIR 無限脈沖響應(yīng)ISDN 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)ISI 符號(hào)間干擾LLR 對(duì)數(shù)似然比MAP 最大經(jīng)驗(yàn)值MCS 調(diào)制編碼方案MLSD 最大似然順序檢測MLSE 最大似然順序估測PSK 相移鍵控RAM 隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器ROM 只讀存儲(chǔ)器SER 符號(hào)差錯(cuò)率SNR 信噪比SO 軟輸出
SOVA輸出Viterbi算法SSA 次最優(yōu)軟輸出算法SSB 次最高有效比特TACS全接入通信系統(tǒng)TDMA時(shí)分多址VA Viterbi算法WLAN無線局域網(wǎng)WLL 無線本地環(huán)路本發(fā)明是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)、縮減軟符號(hào)發(fā)生器計(jì)算的軟輸出信息分組的設(shè)備和方法。軟符號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的縮減的軟輸出信息分組接著被軟符號(hào)-軟比特映射器使用，軟符號(hào)-軟比特映射器的功能是將軟符號(hào)判決信息轉(zhuǎn)換成軟比特判決信息。
本發(fā)明適用于覆蓋范圍較大的通信系統(tǒng)，尤其適用于具有大符號(hào)字母表或信道具有若干符號(hào)周期的時(shí)間擴(kuò)展的通信系統(tǒng)。另外，本發(fā)明適用于包括串聯(lián)編碼方案(使用逐比特交織)的接收器，其中內(nèi)部解碼器的輸出接著被外部解碼器處理，所述外部解碼器是在軟判決值可用時(shí)其性能得到優(yōu)化的軟判決解碼器。
本發(fā)明提供了只計(jì)算完全信息分組中軟符號(hào)-軟比特映射器實(shí)際需要的部分的方法。因此，使用本發(fā)明減少了軟符號(hào)發(fā)生器的要求。軟符號(hào)發(fā)生器只需要產(chǎn)生縮減的信息分組，而不是完全信息分組。根據(jù)系統(tǒng)，尤其是群集的尺寸，這可以大大減少處理器的計(jì)算量和復(fù)雜度。
為了幫助理解本發(fā)明的原理，針對(duì)軟輸出計(jì)算模塊描述了該方法。如下所述，軟輸出計(jì)算模塊適于執(zhí)行以下功能噪聲功率估測、部分信息分組計(jì)算、軟符號(hào)值產(chǎn)生和軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換。
注意，這里提供的接收器結(jié)構(gòu)僅用于說明，不對(duì)本發(fā)明的范圍產(chǎn)生限制。應(yīng)當(dāng)理解，通信信號(hào)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本發(fā)明的方法應(yīng)用于許多其它拓?fù)浜铜h(huán)境。
圖2的模塊解了引入根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的軟輸出計(jì)算模塊的串聯(lián)接收器。通信系統(tǒng)30包括連接到信道42的串聯(lián)編碼發(fā)送器32，和串聯(lián)解碼接收器50。發(fā)送器32包括編碼器34、交織器35、比特-符號(hào)映射器36、調(diào)制器38和發(fā)送電路40。
發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)比特被輸入到編碼器34，編碼器34可以包括諸如里德-索羅蒙編碼器、卷積編碼器、檢驗(yàn)比特發(fā)生器等等的糾錯(cuò)編碼器。編碼器的功能是加入冗余比特以允許定位和修復(fù)傳輸差錯(cuò)。
編碼器34的比特輸出接著被輸入到交織器35，交織器35的功能是重新排列比特順序，以便更加有效地抵抗信道中的出錯(cuò)脈沖串。交織器的比特輸出接著被符號(hào)映射器36映射到符號(hào)。比特-符號(hào)映射器的功能是將比特轉(zhuǎn)換成M元字母表的調(diào)制器符號(hào)。例如，8-PSK調(diào)制器將輸入比特轉(zhuǎn)換成8個(gè)符號(hào)中的一個(gè)。于是，映射器在這種情況下針對(duì)每3個(gè)輸入比特產(chǎn)生一個(gè)符號(hào)。
從映射器輸出的符號(hào)被輸入到調(diào)制器38，調(diào)制器38的功能是接收M元字母表中的符號(hào)，并且由該符號(hào)產(chǎn)生模擬信號(hào)。發(fā)送電路40在通過信道42發(fā)送之前過濾和放大該信號(hào)。發(fā)送電路40包括將信號(hào)最優(yōu)連接到信道介質(zhì)的連接電路。
信道可以包括移動(dòng)無線信道(例如蜂窩、無繩)，固定無線信道(例如衛(wèi)星)，或有線信道(例如xDSL、ISDN、以太網(wǎng)等等)。假定出現(xiàn)噪聲并加入到信道的信號(hào)中。發(fā)送器適于產(chǎn)生可以通過信道發(fā)送的信號(hào)，以便提供接收器的健壯、無差錯(cuò)的檢測。
應(yīng)當(dāng)注意，接收器中的內(nèi)部和外部解碼器在系統(tǒng)中具有互補(bǔ)編碼器。系統(tǒng)的外部編碼器包括編碼器34，例如卷積編碼器等等。內(nèi)部編碼器包括信道42，在一個(gè)實(shí)施例中信道42可以被模擬成L-符號(hào)長的FIR型信道。
在接收器50上，來自信道的模擬信號(hào)被輸入到Rx前端電路52，Rx前端電路52解調(diào)和采樣接收信號(hào)以產(chǎn)生接收樣本y(k)54。樣本接著被輸入到內(nèi)部解碼器56和信道估測58。
信道估測58產(chǎn)生被內(nèi)部解碼器56(即均衡器)使用的信道估測h(k)66。使用接收的輸入樣本y(k)54和訓(xùn)練序列f(k)產(chǎn)生信道估測。
本領(lǐng)域已知并且適用于本發(fā)明的若干信道估測方法包含例如相關(guān)方法和最小二乘法。在″GSM System Engineering″，A.Mehrotra，1997，Chapter6和″On the Minimization of Overhead in Channel Impulse responseMeasurement″，Y.Han，IEEE Transactions on Vehicular Technology，Vol.47，No.2，1998年5月，pages 631-636中詳細(xì)描述了相關(guān)方法。在文章″Improved Channel Estimation With Side Information″，A.S.Khayrallah，R.Ramesh，G.E.Bottomley，D.Koilpillai，IEEE，1997年3月，pages 1049-1051和″Impact of Blind versus Non-BlindChannel Estimation on the BER Performance of GSM Receivers″，D.Boss，T.Petermann，K.Kammeyer，IEEE Signal Processing Workshop on Higher-Order Statistics，1997年7月21日，pages 62-67，以及書籍″AdaptiveFilter Theory″，S.Haykin，1996，Chapter 11(最小二乘法)中更詳細(xì)地描述了信道估測的最小二乘法。
在Yakhnich等人的美國專利申請(qǐng)09/616,161，2000年7月14日提交，標(biāo)題為″Method of Channel Order Selection and Channel OrderEstimation in a Wireless Communication System″(同樣轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)人)中描述了另一個(gè)適用于本發(fā)明的信道估測技術(shù)，這里完整地參考引用了該專利申請(qǐng)。
內(nèi)部解碼器使用信道估測h(k)產(chǎn)生硬判決。注意，硬判決是符號(hào)s(k)可以得到的可能數(shù)值中的一個(gè)。內(nèi)部解碼器的例子是均衡器，均衡器補(bǔ)償信道的延遲和時(shí)間擴(kuò)展所導(dǎo)致的ISI。均衡器的功能是試圖檢測調(diào)制器最初發(fā)送的符號(hào)。
注意，均衡器適于輸出硬符號(hào)判決68，并且可以包括例如使用眾所周知的Viterbi算法(VA)的基于最大似然順序估測(MLSE)的均衡器，線性均衡器或判決反饋均衡器(DFE)。由于均衡器只產(chǎn)生硬判決，隨后必須根據(jù)硬判決產(chǎn)生軟判決。
均衡是眾所周知的被用來抵抗符號(hào)間干擾的技術(shù)，接收器利用均衡技術(shù)試圖補(bǔ)償信道對(duì)發(fā)送符號(hào)的影響。通過使用對(duì)導(dǎo)致畸變的信道的估測，均衡器試圖從接收的畸變符號(hào)中確定發(fā)送數(shù)據(jù)。在部分響應(yīng)調(diào)制或頻率選擇性信道引起ISI的通信系統(tǒng)中，最大似然順序估測(MLSE)均衡器是最優(yōu)的。這是GSM系統(tǒng)中通常使用的均衡器形式。
MLSE技術(shù)是非線性均衡技術(shù)，該技術(shù)適用于無線信道可以被模擬成有限脈沖響應(yīng)(FIR)系統(tǒng)的情況。這種FIR系統(tǒng)需要知道信道脈沖響應(yīng)抽頭值。通過使用已知訓(xùn)練符號(hào)序列估測信道脈沖響應(yīng)，從而得到信道估測。其它諸如DFE或線性均衡的均衡技術(shù)需要精確的信道知識(shí)。
硬判決被輸入到軟輸出計(jì)算模塊60，軟輸出計(jì)算模塊60根據(jù)有關(guān)硬判決的函數(shù)產(chǎn)生軟比特判決70。在內(nèi)部，軟輸出計(jì)算模塊首先計(jì)算軟符號(hào)值，隨后軟符號(hào)值被轉(zhuǎn)換成軟比特判決。
軟比特判決接著被輸入到逐比特去交織器62，逐比特去交織器62重構(gòu)輸入到發(fā)送器32的比特的初始順序。去交織的軟比特值隨后被輸入到外部解碼器64。
外部解碼器是軟判決解碼器，即以軟比特值作為輸入，軟判決解碼器的功能是使用編碼器插入的冗余比特檢測和校正差錯(cuò)。外部解碼器64使用軟比特輸入產(chǎn)生二進(jìn)制接收數(shù)據(jù)。外部解碼器64的例子包含使用Viterbi算法的卷積解碼器等等。軟判決Viterbi解碼器具有有效處理軟判決信息并且在最小順序差錯(cuò)概率方面提供最優(yōu)性能的優(yōu)點(diǎn)。
圖3的模塊圖更詳細(xì)地圖解了本發(fā)明的軟輸出計(jì)算模塊。軟輸出計(jì)算模塊60產(chǎn)生去交織器和軟解碼器所需的軟比特值96。具體地，它包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的部分信息分組計(jì)算器80，軟符號(hào)值發(fā)生器84，噪聲功率估測82和軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換器86。
在操作中，均衡器56向軟符號(hào)值發(fā)生器84和部分信息分組計(jì)算80輸出硬判決88。為了本發(fā)明的目的，假定在均衡器56的輸出上可以得到硬判決值88。均衡器還向噪聲功率估測82輸出可以根據(jù)訓(xùn)練序列導(dǎo)出的判決信息90，而噪聲功率估測82的功能是由判決信息90產(chǎn)生噪聲估測92。噪聲估測被輸入到軟符號(hào)發(fā)生器，軟符號(hào)發(fā)生器使用噪聲估測計(jì)算軟符號(hào)判決。軟符號(hào)發(fā)生器84的功能是根據(jù)硬判決產(chǎn)生軟符號(hào)信息94，軟符號(hào)信息94隨后被輸出到軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換器86。
在軟符號(hào)發(fā)生器84的輸出上可得到軟符號(hào)值94。軟符號(hào)值最好具有對(duì)數(shù)似然比(LLR)數(shù)值，即LLR(sk)的形式。在理想情況下，軟判決包括各個(gè)可能符號(hào)值的可靠率。軟判決包括軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換器86需要的部分信息分組。注意，信息分組被定義成檢測器或解碼器在單個(gè)操作內(nèi)產(chǎn)生的輸出(參見″Optimum SoftOutput Detection for Channels withIntersymbol Interference″，Y.Li，B.Vucetic，Y.Sato，IEEE Trans.on Inform.Theory，Vol.41，No.3，1995年5月)。
軟符號(hào)值被輸入到軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換器86。轉(zhuǎn)換器將軟符號(hào)信息轉(zhuǎn)換成軟比特信息。通過得到相對(duì)于符號(hào)概率的比特條件概率，導(dǎo)出符號(hào)的軟比特值。以條件概率的對(duì)數(shù)似然比(LLR)的形式計(jì)算軟比特判決。
轉(zhuǎn)換器86的軟比特判決信息96(例如LLR(bk))輸出被輸入到逐比特去交織器62。去交織器的輸出包括具有初始比特順序的軟比特值。經(jīng)過去交織的軟比特值接著被輸入到外部解碼器64，外部解碼器64包括軟輸入解碼器。
然而根據(jù)本發(fā)明，可以將產(chǎn)生軟符號(hào)信息的要求從產(chǎn)生所有可能符號(hào)的軟符號(hào)信息減少到只產(chǎn)生可能符號(hào)的部分子集的軟符號(hào)信息。本發(fā)明中使用的軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換器86只需要m個(gè)軟符號(hào)，而不是M個(gè)軟符號(hào)，其中M是M元字母表中符號(hào)的總數(shù)，而m是每個(gè)符號(hào)的比特?cái)?shù)。
部分信息分組計(jì)算器80的功能是確定軟符號(hào)發(fā)生器應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生的符號(hào)子集。選擇的符號(hào)組被稱作競爭符號(hào)98。軟符號(hào)值發(fā)生器涉及只產(chǎn)生競爭符號(hào)組的軟符號(hào)值。這導(dǎo)致小于完整信息分組的部分信息分組。
根據(jù)字母表和群集的尺寸，可以大大減小所需計(jì)算的復(fù)雜度和計(jì)算量。在具有較大群集的較大M元字母表的系統(tǒng)中，可以顯著減小產(chǎn)生的信息分組的尺寸和所需的計(jì)算量。例如，對(duì)于256QAM，M＝256和m＝8，使用本發(fā)明的部分信息分組發(fā)生器只產(chǎn)生8個(gè)(在某些情況下為9個(gè))軟符號(hào)，而不是完整信息分組情況下的256個(gè)軟符號(hào)。
注意，本發(fā)明可以使用任何適當(dāng)?shù)能浄?hào)發(fā)生器，只要能夠根據(jù)硬判決產(chǎn)生軟符號(hào)信息。在Hoeher等人的標(biāo)題為″Post Processing Method andApparatus for Symbol Reliability Generation″的美國專利5,457,704中描述了產(chǎn)生軟判決的技術(shù)，這里完整地參考引用了該專利。在Yakhnich等人于×年×月×日提交的標(biāo)題為″Soft Decision Output Generator″的美國申請(qǐng)×中描述了另一個(gè)適當(dāng)?shù)能浄?hào)產(chǎn)生技術(shù)，這里完整地參考引用了該專利申請(qǐng)。
現(xiàn)在更詳細(xì)地描述軟輸出計(jì)算模塊60的操作。以下是符號(hào)和比特可靠率的數(shù)學(xué)推導(dǎo)表達(dá)式。假定使用M元調(diào)制方案，其中M＝2m，并且具有字母表A＝{A0，A1，...AM-1}每個(gè)符號(hào)可以被表示成m個(gè)比特。注意，GSM EDGE系統(tǒng)中使用的調(diào)制方案為8-PSK，其中m＝3。
具有數(shù)值A(chǔ)i的符號(hào)sk的對(duì)數(shù)似然比被定義成LLR(sk=Ai)=ln[P(y‾|sk=Ai)P(y‾|sk=A0)]--(1)]]>其中y是輸入的向量表示；sk表示第k個(gè)符號(hào)判決；Ai表示符號(hào)值。
軟輸出發(fā)生器能夠在某個(gè)時(shí)間k針對(duì)符號(hào)sk產(chǎn)生M個(gè)軟輸出?？蛇x地，軟輸出發(fā)生器可以產(chǎn)生M-1個(gè)軟符號(hào)值，其中第M個(gè)符號(hào)值是隱含的參考符號(hào)。每個(gè)軟符號(hào)值包括LLR(sk＝Ai)(或其近似值)，其中i＝1，...，M-1。
按照類似的方式，比特bk的對(duì)數(shù)似然比被定義成LLR(Bk=1)=ln[P(y‾|Bk=1)P(y‾|Bk=0)]--(2)]]>其中Bj表示符號(hào)的第j個(gè)比特的比特值。指定比特的輸入的條件概率函數(shù)可以被表示成P(y|Bk＝b)＝∑P(y|Sk，Bk＝b)(3)于是，通過下式提供從符號(hào)LLR到比特LLR的最優(yōu)轉(zhuǎn)換LLR(Bj)=ln(Σ1∈Dj1eLLR(sk=Al))-ln(Σ1∈Dj0eLLR(sk=Al))--(4)]]>其中Dj0和Dj1分別表示bj＝0和1時(shí)的符號(hào)集合；l(xiāng)∈Dji并且Bj(Al)＝i，其中i＝0，1；j＝0，...，m-1；1＝0，...，M-1。
于是，比特的對(duì)數(shù)似然比被表示成關(guān)于符號(hào)的對(duì)數(shù)似然比的函數(shù)。
然而由于等式3和4中的條件概率函數(shù)的指數(shù)性質(zhì)，可以通過以下公式緊密逼近比特LLR的表達(dá)式LLR(Bk＝1)＝max{ln P(y|Sk，Bk＝1)}-max{ln P(y|Sk，Bk＝0)} (5)于是，比特的對(duì)數(shù)似然比可以被逼近為有關(guān)比特為1的軟符號(hào)值和有關(guān)比特為0的軟符號(hào)值之間的差值。注意，這個(gè)表達(dá)式表示比特LLR的次最優(yōu)表達(dá)式。還應(yīng)當(dāng)注意，也可以產(chǎn)生除了對(duì)數(shù)似然比之外的其它類型的軟比特輸出。使用本發(fā)明原理導(dǎo)出的其它類型的軟比特輸出也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
由于只有C1+C2lnP(y|Sk)可被容易地計(jì)算，等式5中提供的逼近被用來顯著減小計(jì)算的復(fù)雜度和計(jì)算量。根據(jù)本發(fā)明，在指定時(shí)間k的最可能符號(hào)Bk＝{0，1}的情況下，通過預(yù)先計(jì)算硬判決Sk可以進(jìn)行進(jìn)一步的逼近。
現(xiàn)在更詳細(xì)地描述等式5的推導(dǎo)。由軟輸出計(jì)算模塊執(zhí)行這里描述的方法。分別考慮上述假設(shè)和等式1和2中符號(hào)和比特LLR的表達(dá)式，在指定比特等于0或1的情況下確定輸入y的條件概率。根據(jù)定義，符號(hào)sk包括m個(gè)比特bj，其中j＝0，...，M-1。指定bj＝1時(shí)輸入y的概率可以被表示成P(y‾|bj=1)=P(bj=1,y‾)P(bj=1)]]>=Σ1∈Dj1P(sk=Al,y‾)P(bj=1)--(6)]]>=Σl∈Dj1P(y‾|sk=Al)P(sk=Al)P(bj=1)]]>=1P(bj=1)Σl∈Dj1P(y‾|sk=Al)P(sk=Al)]]>其中y是輸入的向量表示；sk表示第k個(gè)符號(hào)判決；Al表示符號(hào)值；Bj表示符號(hào)的第j個(gè)比特的比特值；Dj0和Dj1分別表示bj＝0和1時(shí)的符號(hào)集合；l(xiāng)∈Dji并且bj(Al)＝i，其中i＝0，1；j＝0，...，m-1；1＝0，...，M-1。
可以作出這樣的合理假設(shè)，其中符號(hào)和比特的先驗(yàn)概率相等(這對(duì)于多數(shù)實(shí)際通信系統(tǒng)是有效的假設(shè))。
P(sk=Al)=1M,∀l--(7)]]>P(bj=0)=P(bj=1)=12]]>因此，等式6中表示的輸入條件概率的表達(dá)式6被改寫成等式7。
P(y‾|bj=1)=2MΣl∈Dj1P(y‾|sk=Al)--(8)]]>類似地，P(y‾|bj=0)=2MΣl∈Dj0P(y‾|sk=Al)--(9)]]>
接著，等式2中定義的比特對(duì)數(shù)似然比(LLR)可以被表示成LLR(bj)=ln(P(y‾|bj=1)P(y‾|bj=0))]]>=ln(P(y‾|bj=1))-ln(P(y‾|bj=0))]]>={ln(P(y‾|bj=1))-ln(P(y‾|sk=Al))}-{ln(P(y‾|bj=0))-ln(P(y‾|sk=A0))}]]>=ln(P(y‾|bj=1)P(y‾|sk=A0))-ln(P(y‾|bj=0)P(y‾|sk=A0))=--(10)]]>=ln(Σl∈Dj1P(y‾|sk=Al)P(y‾|sk=A0))-ln(Σl∈Dj0P(y‾|sk=Al)P(y‾|sk=A0))]]>=ln(Σl∈Dj1P(y‾|sk=Al)P(y‾|sk=A0))-ln(Σl∈Dj0P(y‾|sk=Al)P(y‾|sk=A0))]]>將等式1代入等式10產(chǎn)生了符號(hào)LLR到比特LLR的最優(yōu)轉(zhuǎn)換LLR(bj)=ln(Σl∈Dj1eLLR(sk=Al))-ln(Σl∈Dj0eLLR(sk=Al))--(4)]]>于是，比特的對(duì)數(shù)似然比被表示成關(guān)于符號(hào)的對(duì)數(shù)似然比的函數(shù)。軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換器在每個(gè)時(shí)間k針對(duì)符號(hào)sk產(chǎn)生m個(gè)軟比特輸出LLR(bj)i＝0...m-1 (11)注意，使用等式4導(dǎo)出的比特LLR是符號(hào)LLR到比特LLR的最優(yōu)轉(zhuǎn)換。根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)出比特LLR的次最優(yōu)表達(dá)式，從而允許顯著降低計(jì)算比特LLR的復(fù)雜度。通過對(duì)符號(hào)概率執(zhí)行逼近來導(dǎo)出次最優(yōu)表達(dá)式。此逼近利用了等式4中的指數(shù)函數(shù)的快速增加。如上述等式5所示，取而代之的是有關(guān)比特為1的符號(hào)的最大符號(hào)值，和有關(guān)比特為0的最大符號(hào)值。
根據(jù)上述內(nèi)容，假定符號(hào)和比特的先驗(yàn)概率相等，從而允許將輸入的條件概率表達(dá)式改寫成等式8和9。等式2中定義的比特對(duì)數(shù)似然比(LLR)被確定成LLR(bj)=ln(Σl∈Dj1P(y‾|sk=Al)P(y‾|sk=A0))-ln(Σ1∈Dj0P(y‾|sk=Al)P(y‾|sk=A0))--(12)]]>
考慮以下包含最接近相鄰逼近的公式ln(P(y‾|sk=A1)P(y‾|sk=A0))>ln(P(y‾|sk=An)P(y‾|sk=A0))⇒P(y‾|sk=A1)P(y‾|sk=A0)>>P(y‾|sk=An)P(y‾|sk=A0)--(13)]]>其中n表示最大軟符號(hào)之后的次最大軟符號(hào)。由于比特LLR的表達(dá)式中指數(shù)函數(shù)的快速增加，最大符號(hào)值到目前為止具有最主要的概率，并且可以忽略其余的M/2-1個(gè)軟符號(hào)值。因此，以下逼近是有效的ln(Σl∈Dj1P(y‾|sk=Al)P(y‾|sk=A0))≈maxl∈Dj1(ln(P(y‾|sk=Al)P(y‾|sk=A0)))--(14)]]>于是，最大符號(hào)值被取代為0符號(hào)和1符號(hào)的累加和。將等式14代入等式12產(chǎn)生了LLR(bj)≈maxl∈Dj1(ln(P(y‾|sk=Al)P(y‾|sk=A0)))-maxl∈Dj0(ln(P(y‾|sk=Al)P(y‾|sk=A0)))--(15)]]>此外，將等式1代入等式15產(chǎn)生對(duì)符號(hào)LLR到比特LLR的轉(zhuǎn)換的逼近。
LLR(bj)≈maxl∈Dj1(LLR(sk=Al))-maxl∈Dj0(LLR(sk=Al))--(16)]]>于是，比特的對(duì)數(shù)似然比可以被逼近為有關(guān)比特為1的軟符號(hào)值和有關(guān)比特為0的軟符號(hào)值之間的差值。
此外，可以使用下式從幾何角度事先分析和計(jì)算符號(hào)的群集Sk,1=argmaxl∈Dj1{LLR(sk=Al)}--(17)]]>和
Sk,0=argmax1∈Dj0{LLR(sk=Al)}--(18)]]>其中Al表示硬判決符號(hào)。
為了幫助說明本發(fā)明的方法的逼近，假定圖4、5和6中的圖例圖解了調(diào)制比特及其排列到GSM/EDGE系統(tǒng)中使用的8-PSK符號(hào)的比特組的符號(hào)映射。具體地，圖4圖解了用于格雷碼8-PSK調(diào)制的比特調(diào)制及其排列到2個(gè)分組MSB＝0和MSB＝1的符號(hào)映射。圖5圖解了用于格雷碼8-PSK調(diào)制的比特調(diào)制及其排列到2個(gè)分組SSB＝0和SSB＝1的符號(hào)映射。圖6圖解了用于格雷碼8-PSK調(diào)制的比特調(diào)制及其排列到2個(gè)分組LSB＝0和LSB＝1的符號(hào)映射。于是，對(duì)于任何特定硬判決符號(hào)，其余M-1個(gè)符號(hào)被考慮為競爭符號(hào)。圖4、5和6可用于確定任何指定硬判決符號(hào)的每個(gè)比特位置的競爭符號(hào)。
根據(jù)比特位置分割符號(hào)映射圖。參照?qǐng)D4，虛線100將8個(gè)符號(hào)分成2個(gè)組一個(gè)組為MSB＝0(非陰影線區(qū))，另一個(gè)組為MSB＝1(陰影線區(qū))。參照?qǐng)D5，虛線102將8個(gè)符號(hào)分成2個(gè)組一個(gè)組為SSB(次最高有效比特)＝0(非陰影線區(qū))，另一個(gè)組為MSB＝1(陰影線區(qū))。
參照?qǐng)D4，虛線100將8個(gè)符號(hào)分成2個(gè)組一個(gè)組為MSB＝0(非陰影線區(qū))，另一個(gè)組為MSB＝1(陰影線區(qū))。
所述圖例被用來確定用于計(jì)算比特LLR的軟符號(hào)值。對(duì)于要計(jì)算的每個(gè)比特LLR，需要2個(gè)符號(hào)LLR值一個(gè)針對(duì)有關(guān)特定比特位置的′0′比特，一個(gè)針對(duì)有關(guān)特定比特位置的′1′比特。二者均是相應(yīng)比特的最大軟符號(hào)值?？偟淖畲筌浄?hào)值被用于比特中的一個(gè)，而最接近相鄰符號(hào)的軟符號(hào)值被用于另一個(gè)，其中后者的比特與總體最大值的比特相反。
為了進(jìn)行說明，假定其對(duì)應(yīng)軟符號(hào)值為S101的符號(hào)′101′是從均衡器接收的所有M個(gè)符號(hào)的總體最大符號(hào)，即它是硬判決。于是，數(shù)值S101被用于MSB的符號(hào)1(即比特位置j＝2)，SSB的符號(hào)0(即比特位置j＝1)和LSB的符號(hào)1(即比特位置j＝0)的最大軟符號(hào)值。
對(duì)于MSB，根據(jù)此方法，0符號(hào)數(shù)值是MSB＝0的所有符號(hào)的最大值。最可能產(chǎn)生最大值的符號(hào)是最接近MSB＝0的符號(hào)101的符號(hào)。根據(jù)圖4的圖例，這個(gè)符號(hào)是符號(hào)001。于是，符號(hào)001的軟符號(hào)值被取作最大0符號(hào)數(shù)值。按照類似的方式，在圖5中SSB的最接近相鄰符號(hào)是符號(hào)110，而圖6中LSB的最接近相鄰符號(hào)是符號(hào)100。
可以根據(jù)調(diào)制方案和群集中的符號(hào)數(shù)量預(yù)先計(jì)算競爭符號(hào)(或最接近相鄰符號(hào))。為了說明，下面的表格1提供了8-PSK GSM調(diào)制的最接近相鄰符號(hào)的完全列表。
表格1GSM/EDGE/GERAN 8-PSK調(diào)制的競爭符號(hào)參考符號(hào) MSB SSB LSB(硬判決)(j＝2)(j＝1)(j＝0)000 101 010 001001 101 010 000010 111 000 011011 111 000 010100 001 110 101101 001 110 100110 011 100 111111 011 100 110于是，對(duì)于每個(gè)符號(hào)，只需要m+1個(gè)軟符號(hào)值(硬判決和m個(gè)軟符號(hào))，因此降低了均衡器和軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換器的復(fù)雜度。注意，當(dāng)符號(hào)條件概率以A0符號(hào)為參考時(shí)，需要m+1個(gè)軟符號(hào)值。如果條件概率以硬判決為參考，則只需要m個(gè)軟符號(hào)，從而減少了要傳遞到軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在更詳細(xì)地描述產(chǎn)生競爭符號(hào)表的方法。事先地，可以在軟輸出計(jì)算模塊外部的計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行該方法，也可以由軟輸出計(jì)算模塊本身執(zhí)行該方法。圖7的流程解了本發(fā)明的競爭符號(hào)表產(chǎn)生方法。在所有M個(gè)可能符號(hào)上執(zhí)行方法(步驟110)，并且對(duì)于每個(gè)符號(hào)(稱作當(dāng)前符號(hào))，在所有可能的比特位置j上執(zhí)行方法(步驟112)。
對(duì)于每個(gè)比特位置，計(jì)算與M/2個(gè)符號(hào)判決相距的歐幾里德距離(即判決距離)(步驟114)，所述M/2個(gè)符號(hào)判決的位置j上的比特與當(dāng)前符號(hào)中第j個(gè)比特相反。選擇產(chǎn)生最小歐幾里德距離的符號(hào)(步驟116)。此方法繼續(xù)處理所有比特位置(步驟118、122)和所有符號(hào)(步驟120、124)。
下面的列表1示出了產(chǎn)生競爭符號(hào)表的方法的偽碼列表。
應(yīng)當(dāng)理解，計(jì)算機(jī)編程領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地使用下面提供的偽碼產(chǎn)生各種編程語言的源代碼。
列表1競爭符號(hào)表的產(chǎn)生<pre listing-type="program-listing"> //假定如下 //1.具有字母表0..M-1的M元調(diào)制； //2.調(diào)制函數(shù)被表示成ModFunc(S)； //3.每個(gè)符號(hào)的比特?cái)?shù)＝m＝log2(M)； int CompetitorsTable[M][m]； for S＝0..M-1 for j＝0..m-1 d＝Infinity //′b′被用來表示比特的數(shù)值，而′j′被用來表示其位置； b＝((S div(2^j))mod 2) for i＝0..(M/2)-1 //′k′被用來表示可能競爭符號(hào)的索引； //′d_k′被用來表示與符號(hào)′S′的歐幾里德距離′k′； k＝(2^(j+1))(i div(2^j))+(1-b)(2^j)+(i mod(2^j)) d_k＝|ModFunc(S)-ModFunc(k)|^2 if(d_k＜d) d＝d_k<!-- SIPO <DP n="22"> --><dp n="d22"/> CompetitorsTable[S][j]＝k end end end end</pre>注意，象在圖7的方法(步驟114)中那樣，僅針對(duì)符號(hào)數(shù)量M的一半執(zhí)行最內(nèi)部的′for′循環(huán)。這是由于對(duì)于任何指定的符號(hào)，只有M/2個(gè)符號(hào)的位置j上的比特等于0或1。
現(xiàn)在描述使用競爭符號(hào)表計(jì)算軟比特信息的方法。圖8的流程解了本發(fā)明的比特對(duì)數(shù)似然比計(jì)算方法。假定已經(jīng)預(yù)先計(jì)算競爭符號(hào)表(例如表格1中示出的競爭符號(hào)表)并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中以便軟輸出計(jì)算模塊60(圖2)使用。具體地，部分信息分組計(jì)算80(圖3)使用該表格指示軟符號(hào)發(fā)生器84針對(duì)哪些符號(hào)計(jì)算軟符號(hào)信息。
在操作中，部分信息分組計(jì)算器80和軟符號(hào)發(fā)生器84均從均衡器接收硬判決(步驟130)。部分信息分組計(jì)算器使用先前計(jì)算的競爭符號(hào)表查找對(duì)應(yīng)于硬判決符號(hào)的競爭符號(hào)(步驟132)。作為響應(yīng)，軟符號(hào)發(fā)生器計(jì)算每個(gè)競爭符號(hào)的軟輸出符號(hào)值(在符號(hào)A0被用作參考時(shí)使用等式1；在硬判決符號(hào)被用作參考時(shí)使用等式17和18)(步驟134)。
軟輸出符號(hào)值接著被輸入到軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換器86，軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換器86的功能是使用軟符號(hào)發(fā)生器計(jì)算的Sk，1和Sk，0計(jì)算每個(gè)比特的比特對(duì)數(shù)似然比(步驟136)。軟比特值被去交織并且輸入到軟解碼器。
本發(fā)明具有若干優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是逐比特或逐符號(hào)交織器可被用于系統(tǒng)中，盡管為軟輸入FEC解碼器(例如用于turbo碼、卷積碼等等的軟解碼器)提供軟比特信息。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是獨(dú)立于所使用的軟符號(hào)發(fā)生器的類型。于是，本發(fā)明可用于低復(fù)雜度的軟輸出產(chǎn)生機(jī)制，以及高復(fù)雜度的SOYA型機(jī)制。另一個(gè)好處是逼近方法和所得到表格具有較高的計(jì)算效率，因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)只需要最小數(shù)量的算術(shù)運(yùn)算。競爭符號(hào)表相對(duì)較小，并且可以基于ROM。對(duì)于M元調(diào)制，表格大小為Mlog2(M)。此外，本發(fā)明可以被應(yīng)用于任何尺寸的群集，其中群集最大，則收效越好。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，表格1中提供的競爭符號(hào)數(shù)據(jù)被用來減少輸入到軟外部解碼器的軟比特判決的數(shù)量。在這個(gè)實(shí)施例中，軟符號(hào)發(fā)生器接收完整信息分組，包括字母表中每個(gè)可能符號(hào)的軟判決。本發(fā)明的方法被用來減少需要計(jì)算的軟比特值的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明，只需針對(duì)那些被發(fā)現(xiàn)是特定硬判決的競爭者的符號(hào)計(jì)算軟比特判決。于是，輸出包括對(duì)應(yīng)于使用特定硬判決發(fā)現(xiàn)的競爭符號(hào)的縮減軟信息分組的軟比特判決。
GSM EDGE實(shí)施例提供GSM EGPRS移動(dòng)站，該移動(dòng)站被構(gòu)造成包括用于執(zhí)行本發(fā)明的縮減信息分組方法的裝置。圖9的模塊解了GSM EGPRS移動(dòng)無線站中的功能處理模塊。系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在達(dá)到384kbit/s的速率上提供可靠數(shù)據(jù)通信。GSM EGPRS移動(dòng)站140包括被分成以下部分的發(fā)送器和接收器信號(hào)處理電路170、基帶編解碼器168和RF電路部分166。
在發(fā)送方向，信號(hào)處理部分的功能是保護(hù)數(shù)據(jù)，以便在信道152上提供從發(fā)送器到基站154的可靠通信。信道編碼模塊144執(zhí)行的若干處理被用來保護(hù)用戶數(shù)據(jù)142，包含循環(huán)冗余碼(CRC)校驗(yàn)，卷積編碼，交織和脈沖串裝配。結(jié)果數(shù)據(jù)被裝配到脈沖串中，其中除了被加到脈沖串中間的訓(xùn)練序列中間碼(midamble)之外，還加入保護(hù)和尾標(biāo)符號(hào)。注意，用戶數(shù)據(jù)和信令信息均經(jīng)過類似的處理。接著由調(diào)制器146調(diào)制裝配的脈沖串，調(diào)制器146可以被實(shí)現(xiàn)成3π/8偏置8-PSK調(diào)制器。
在接收方向，使用互補(bǔ)8-PSK解調(diào)器160解調(diào)基帶編解碼器的輸出。信號(hào)處理部分中的信道解碼模塊162執(zhí)行的若干處理接著被應(yīng)用于解調(diào)輸出。執(zhí)行的處理包含脈沖串分解，均衡，包含本發(fā)明的縮減信息分組方法的軟符號(hào)產(chǎn)生，軟符號(hào)-軟比特轉(zhuǎn)換，去交織，卷積解碼和CRC校驗(yàn)。
基帶編解碼器分別通過D/A轉(zhuǎn)換器148和A/D轉(zhuǎn)換器158將發(fā)送和接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬和數(shù)字信號(hào)。發(fā)送D/A轉(zhuǎn)換器向RF電路部分中的發(fā)送器150提供模擬基帶I和Q信號(hào)。I和Q信號(hào)被用來調(diào)制信道上傳輸?shù)妮d波。
在接收方向，基站在信道上發(fā)送的信號(hào)被接收器電路156接收。通過A/D轉(zhuǎn)換器將接收器輸出的模擬信號(hào)I和Q反向轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。在被輸入到信道解碼模塊162之前，這個(gè)I和Q數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流被8-PSK解調(diào)器過濾和解調(diào)。信號(hào)處理模塊執(zhí)行的若干處理接著被應(yīng)用于解調(diào)輸出。
另外，移動(dòng)站執(zhí)行其它功能，這些功能可以被認(rèn)為是高級(jí)功能，例如同步，頻率和時(shí)間獲取與跟蹤，監(jiān)視，接收信號(hào)強(qiáng)度測量和無線控制。其它功能包含處理用戶接口，移動(dòng)站和網(wǎng)絡(luò)之間的信令，SIM接口等等。
模擬結(jié)果為了說明本發(fā)明的益處，這里對(duì)GSM增強(qiáng)通用分組無線系統(tǒng)(EGPRS)進(jìn)行模擬并且提供模擬結(jié)果。在假定使用GSM EGPRS發(fā)送器并且在靈敏條件下使用6抽頭TU50iFH標(biāo)準(zhǔn)信道的情況下執(zhí)行模擬。
EGPRS系統(tǒng)是時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)，其中8個(gè)用戶能夠共享相同的載波頻率。在EGPRS發(fā)送器中，數(shù)據(jù)比特被1/3速率卷積編碼器編碼，并且被交織和映射到8元符號(hào)。如圖10所示，所得到的編碼數(shù)據(jù)符號(hào)和訓(xùn)練序列一起被裝配到142個(gè)符號(hào)的脈沖串中。
在GSM中，訓(xùn)練序列在每個(gè)脈沖串的中間發(fā)送。每個(gè)固定長度脈沖串180包括142個(gè)符號(hào)，所述符號(hào)之前是3個(gè)符號(hào)的尾標(biāo)183，之后是3個(gè)符號(hào)的尾標(biāo)187和8.25個(gè)符號(hào)的保護(hù)188。142個(gè)符號(hào)包含58個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)部分184，26個(gè)符號(hào)的訓(xùn)練序列185，和另一個(gè)58個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)部分186。由于訓(xùn)練序列在脈沖串的中間發(fā)送，它被稱作中間碼。它被插入到脈沖串的中間，以便使到達(dá)數(shù)據(jù)比特的最大距離最小，于是使得時(shí)間改變對(duì)脈沖串端部的影響最小。
接著使用基于GSM標(biāo)準(zhǔn)、具有高斯脈沖整形的3π/8偏置8-PSK調(diào)制脈沖串。通過使用收縮1/3速率卷積編碼的頻率選擇性靜態(tài)高斯信道發(fā)送調(diào)制輸出。在接收器中使用用于產(chǎn)生軟符號(hào)值的均衡器。接收器適于根據(jù)本發(fā)明將軟符號(hào)信息轉(zhuǎn)換成軟比特信息?；谲涊斎隫iterbi算法的卷積解碼器被用作外部解碼器。轉(zhuǎn)換器輸出的軟比特值被用作軟解碼器的輸入。
圖11圖解了串聯(lián)通信接收器使用和不使用本發(fā)明的縮減信息分組方法時(shí)的模擬結(jié)果，其中對(duì)比示出了外部解碼器的輸出上的BER和SNR。具有方框的實(shí)曲線表示在解碼器只使用硬判決時(shí)外部解碼器的輸出上的BER和SNR。具有菱形框的實(shí)曲線192表示在解碼器使用根據(jù)本發(fā)明預(yù)先計(jì)算的次最優(yōu)縮減信息分組時(shí)的BER和SNR。具有圓圈的實(shí)曲線194表示當(dāng)解碼器使用最優(yōu)完全信息分組時(shí)的BER和SNR。
如圖所示，與硬判決解碼相比，使用本發(fā)明可以得到3到4dB的性能改進(jìn)。例如，在10-2的BER上，當(dāng)使用縮減信息分組時(shí)得到幾乎4dB的性能改進(jìn)。還應(yīng)當(dāng)注意，使用次最優(yōu)縮減信息分組造成的退化是最小的，因此提供的性能改進(jìn)與使用完整信息分組時(shí)幾乎相同。
計(jì)算機(jī)實(shí)施例在另一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)被用來運(yùn)行適于執(zhí)行本發(fā)明的縮減信息分組方法的軟件。圖12的模塊解了適于執(zhí)行本發(fā)明的縮減信息分組方法的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)例子。系統(tǒng)可以被合并到諸如接收器或收發(fā)器的通信設(shè)備內(nèi)，其部分由軟件來實(shí)現(xiàn)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)200包括處理器202，處理器202可以被實(shí)現(xiàn)成微控制器、微處理器、微型計(jì)算機(jī)、ASIC核心、中央處理單元(CPU)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。系統(tǒng)還包括均與處理器通信的靜態(tài)只讀存儲(chǔ)器204和動(dòng)態(tài)主存儲(chǔ)器206。處理器還通過總線226與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中包含的若干外部設(shè)備通信。A/D轉(zhuǎn)換器208的功能是對(duì)連接到信道222的前端電路224的基帶信號(hào)輸出進(jìn)行采樣。處理器產(chǎn)生的樣本通過D/A轉(zhuǎn)換器207被輸入到前端電路。前端電路包括RF電路，RF電路包含接收器、發(fā)送器和信道連接電路。
一或多個(gè)通信線路218通過I/O接口210被連接到系統(tǒng)。用戶接口212響應(yīng)用戶輸入并且提供反饋和其它狀態(tài)信息。主機(jī)接口214將主機(jī)設(shè)備216連接到系統(tǒng)。主機(jī)適于配置、控制和維護(hù)系統(tǒng)的操作。系統(tǒng)也可以包括用于存儲(chǔ)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的磁存儲(chǔ)設(shè)備220。系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以包含任何適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器裝置，其中包含但不局限于磁性存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體易失或非易失存儲(chǔ)器、生物存儲(chǔ)器件或任何其他存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備。
縮減信息分組方法的軟件適于駐留在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，例如盤驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的磁盤上?？蛇x地，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括軟盤、快閃存儲(chǔ)器卡、EEROM、EPROM或基于EEPROM的存儲(chǔ)器、磁泡存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器等等。適于執(zhí)行本發(fā)明的縮減信息分組方法的軟件也可以部分或完整地駐留靜態(tài)或動(dòng)態(tài)主存儲(chǔ)器，或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器內(nèi)部的固件(即微控制器、微處理器、微型計(jì)算機(jī)、DSP等等的內(nèi)部存儲(chǔ)器)中。
在可選實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可以適用于本發(fā)明在集成電路、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、芯片組或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)中的實(shí)現(xiàn)，無線實(shí)現(xiàn)和其它通信系統(tǒng)產(chǎn)品中。
所附權(quán)利要求書意圖覆蓋本發(fā)明所有這種處于其宗旨和范圍內(nèi)的特性和優(yōu)點(diǎn)。由于本領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地想到許多修改和改變，本發(fā)明不限于這里描述的有限數(shù)量的實(shí)施例。因此應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明的宗旨和范圍的前提下，可以進(jìn)行所有適當(dāng)?shù)淖兓?、修改和等價(jià)替換。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生用于降低信息分組復(fù)雜度的競爭符號(hào)表的方法，所述信息分組被用來根據(jù)M元符號(hào)字母表的軟符號(hào)信息產(chǎn)生軟比特值，所述方法包括的步驟有對(duì)于M個(gè)可能符號(hào)判決中的每一個(gè)對(duì)于每個(gè)符號(hào)的m個(gè)比特中的各個(gè)比特位置j計(jì)算到M/2個(gè)符號(hào)判決的歐幾里德距離，所述符號(hào)判決中位置j的比特與當(dāng)前符號(hào)中第j個(gè)比特相反；選擇產(chǎn)生最小歐幾里德距離的符號(hào)判決；根據(jù)當(dāng)前符號(hào)和當(dāng)前比特位置將所述符號(hào)判決放置在所述表格中；并且其中m、M和j是正整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在適于接收和解碼全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)信號(hào)的通信接收器中執(zhí)行所述方法。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中事先執(zhí)行所述方法，并且在適于接收和解碼全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)信號(hào)的通信接收器中引入所得到的競爭符號(hào)表。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述M元符號(hào)包括8-PSK符號(hào)。
5.一種縮減軟符號(hào)輸出發(fā)生器產(chǎn)生的軟輸出信息分組的方法，所述方法包括的步驟有預(yù)先計(jì)算包括各個(gè)可能符號(hào)判決的最可能競爭符號(hào)的競爭符號(hào)表；針對(duì)各個(gè)硬判決在所述競爭符號(hào)表中查找對(duì)應(yīng)于m個(gè)比特位置中的各個(gè)比特位置的最可能競爭符號(hào)；產(chǎn)生和輸出對(duì)應(yīng)于所述m個(gè)競爭符號(hào)中每一個(gè)的軟符號(hào)判決值；并且其中m是正整數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括除了對(duì)應(yīng)于所述m個(gè)競爭符號(hào)中每一個(gè)的所述軟判決值之外還輸出硬判決的步驟。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中在適于接收和解碼全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)信號(hào)的通信接收器中執(zhí)行所述方法。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中事先計(jì)算所述競爭符號(hào)表，并且在適于接收和解碼全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)信號(hào)的通信接收器中引入所得到的競爭符號(hào)表。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括提供外部解碼器的步驟，所述外部解碼器根據(jù)所述軟比特輸出數(shù)值產(chǎn)生接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求書9所述的方法，其中所述外部解碼器包括基于Viterbi算法(VA)的卷積解碼器。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述M元符號(hào)包括8-PSK符號(hào)。
12.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述產(chǎn)生步驟包括產(chǎn)生被表示成符號(hào)對(duì)數(shù)似然比(LLR)的所述軟符號(hào)值。
13.如權(quán)利要求5所述的方法，其中通過以下步驟產(chǎn)生所述競爭符號(hào)表對(duì)于M個(gè)可能符號(hào)判決中的每一個(gè)對(duì)于每個(gè)符號(hào)的m個(gè)比特中的各個(gè)比特位置j計(jì)算到M/2個(gè)符號(hào)判決的歐幾里德距離，所述符號(hào)判決中位置j的比特與當(dāng)前符號(hào)中第j個(gè)比特相反；選擇產(chǎn)生最小歐幾里德距離的符號(hào)判決；根據(jù)當(dāng)前符號(hào)和當(dāng)前比特位置將所述符號(hào)判決放置在所述表格中；并且其中M和j是正整數(shù)。
14.一種根據(jù)M元符號(hào)字母表的硬判決產(chǎn)生軟比特判決的方法，所述方法包括的步驟有預(yù)先計(jì)算包括各個(gè)可能符號(hào)判決的最可能競爭符號(hào)的競爭符號(hào)表；針對(duì)各個(gè)硬判決在所述競爭符號(hào)表中查找對(duì)應(yīng)于m個(gè)比特位置中的各個(gè)比特位置的最可能競爭符號(hào)；計(jì)算對(duì)應(yīng)于各個(gè)競爭符號(hào)的軟輸出值；根據(jù)關(guān)于對(duì)應(yīng)于特定比特位置的硬判決和競爭符號(hào)的函數(shù)計(jì)算m個(gè)比特中的各個(gè)比特的軟比特判決值；并且其中m和M是正整數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在適于接收和解碼全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)信號(hào)的通信接收器中執(zhí)行所述方法。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中事先計(jì)算所述競爭符號(hào)表，并且在適于接收和解碼全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)信號(hào)的通信接收器中引入所得到的競爭符號(hào)表。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括提供外部解碼器的步驟，所述外部解碼器根據(jù)所述軟比特判決值產(chǎn)生接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述外部解碼器包括基于Viterbi算法(VA)的卷積解碼器。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述M元符號(hào)包括8-PSK符號(hào)。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述計(jì)算軟輸出值的步驟包括產(chǎn)生被表示成符號(hào)對(duì)數(shù)似然比(LLR)的所述軟輸出值。
21.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述計(jì)算軟比特判決值的步驟包括產(chǎn)生被表示成比特對(duì)數(shù)似然比(LLR)的所述軟比特判決值。
22.如權(quán)利要求14所述的方法，其中由最大似然順序估測(MLSE)均衡器產(chǎn)生所述硬判決。
23.如權(quán)利要求14所述的方法，其中由判決反饋均衡器(DFE)產(chǎn)生所述硬判決。
24.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括將所述軟比特值輸出到去交織器的步驟，其中去交織器的輸出隨后被輸入到將其解碼成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的軟解碼器。
25.如權(quán)利要求14所述的方法，其中根據(jù)以下函數(shù)產(chǎn)生所述軟比特值LLR(bj)≈max1∈Dj1(LLR(sk=A1))-max1∈Dj0(LLR(sk=A1))]]>其中LLR(sk＝A1)是符號(hào)sk＝A1的對(duì)數(shù)似然比，A1表示符號(hào)值，bj表示符號(hào)的第j個(gè)比特的比特值，Dj0和Dj1分別表示比特j＝0和1時(shí)的符號(hào)集合，1∈Dji并且bj(A1)＝i，其中i＝0，1；j＝0，...，m-1；1＝0，...，M-1。
26.如權(quán)利要求14所述的方法，其中通過以下步驟產(chǎn)生所述競爭符號(hào)表對(duì)于M個(gè)可能符號(hào)判決中的每一個(gè)對(duì)于每個(gè)符號(hào)的m個(gè)比特中的各個(gè)比特位置j計(jì)算到M/2個(gè)符號(hào)判決的歐幾里德距離，所述符號(hào)判決中位置j的比特與當(dāng)前符號(hào)中第j個(gè)比特相反；選擇產(chǎn)生最小歐幾里德距離的符號(hào)判決；根據(jù)當(dāng)前符號(hào)和當(dāng)前比特位置將所述符號(hào)判決放置在所述表格中；并且其中j是正整數(shù)。
27.一種用于接收和解碼M元發(fā)送信號(hào)的通信接收器，包括接收所述M元發(fā)送信號(hào)并且將其轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)的射頻(RF)前端電路；解調(diào)器，適于接收所述基帶信號(hào)，并且根據(jù)被用來產(chǎn)生所述發(fā)送信號(hào)的M元調(diào)制方案由基帶信號(hào)產(chǎn)生接收信號(hào)；第一解碼器，用于接收所述接收信號(hào)并且由接收信號(hào)產(chǎn)生軟符號(hào)判決序列；軟輸出計(jì)算模塊，包括被編程以執(zhí)行以下操作的處理裝置預(yù)先計(jì)算包括各個(gè)可能符號(hào)判決的最可能競爭符號(hào)的競爭符號(hào)表；針對(duì)各個(gè)硬判決在所述競爭符號(hào)表中查找對(duì)應(yīng)于m個(gè)比特位置中的各個(gè)比特位置的最可能競爭符號(hào)；計(jì)算對(duì)應(yīng)于各個(gè)競爭符號(hào)的軟輸出值；根據(jù)關(guān)于對(duì)應(yīng)于特定比特位置的硬判決和競爭符號(hào)的函數(shù)計(jì)算m個(gè)比特中的各個(gè)比特的軟比特判決值；第二解碼器，適于接收所述軟比特值并且由所述軟比特值產(chǎn)生二進(jìn)制接收數(shù)據(jù)；并且其中m和M是正整數(shù)。
28.如權(quán)利要求27所述的接收器，還包括語音解碼器，用于將所述解碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成可聽語音信號(hào)。
29.如權(quán)利要求27所述的接收器，還包括電路交換數(shù)據(jù)裝置，用于將所述解碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)流。
30.如權(quán)利要求27所述的接收器，還包括分組交換數(shù)據(jù)裝置，用于將所述解碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)流。
31.如權(quán)利要求27所述的接收器，其中所述通信接收器適于接收和解碼全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)信號(hào)。
32.如權(quán)利要求27所述的接收器，其中所述第二解碼器包括基于Viterbi算法(VA)的卷積解碼器。
33.如權(quán)利要求27所述的接收器，其中所述M元符號(hào)包括8-PSK符號(hào)。
34.如權(quán)利要求27所述的接收器，還包括產(chǎn)生被表示成對(duì)數(shù)似然比(LLR)的所述軟判決值的步驟。
35.如權(quán)利要求27所述的接收器，其中所述第一解碼器包括基于軟輸出Viterbi算法(SOVA)的最大似然順序估測(MLSE)均衡器。
36.如權(quán)利要求27所述的接收器，其中所述第一解碼器包括基于最大經(jīng)驗(yàn)(MAP)算法的均衡器。
37.如權(quán)利要求27所述的接收器，其中根據(jù)以下函數(shù)產(chǎn)生所述軟判決值LLR(bj)≈max1∈Dj1(LLR(sk=A1))-max1∈Dj0(LLR(sk=A1))]]>其中LLR(sk＝A1)是符號(hào)sk＝A1的對(duì)數(shù)似然比，A1表示符號(hào)值，bj表示符號(hào)的第j個(gè)比特的比特值，Dj0和Dj1分別表示比特j＝0和1時(shí)的符號(hào)集合，1∈Dji并且bj(A1)＝i，其中i＝0，1；j＝0，...，m-1；1＝0，...，M-1。
38.如權(quán)利要求27所述的接收器，還包括將所述軟比特值輸出到去交織器的步驟，其中去交織器的輸出隨后被輸入到將其解碼成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的所述第二解碼器。
39.如權(quán)利要求27所述的接收器，其中通過以下步驟產(chǎn)生所述競爭符號(hào)表對(duì)于M個(gè)可能符號(hào)判決中的每一個(gè)對(duì)于每個(gè)符號(hào)的m個(gè)比特中的各個(gè)比特位置j計(jì)算到M/2個(gè)符號(hào)判決的歐幾里德距離，所述符號(hào)判決中位置j的比特與當(dāng)前符號(hào)中第j個(gè)比特相反；選擇產(chǎn)生最小歐幾里德距離的符號(hào)判決；根據(jù)當(dāng)前符號(hào)和當(dāng)前比特位置將所述符號(hào)判決放置在所述表格中；并且其中j是正整數(shù)。
40.一種存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序的電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)程序適于對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程以便執(zhí)行如權(quán)利要求27所述的的軟輸出計(jì)算處理。
41.一種在其中嵌入計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中當(dāng)在經(jīng)過適當(dāng)編程的系統(tǒng)中執(zhí)行所述程序時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序使得該系統(tǒng)通過執(zhí)行以下步驟由硬判決產(chǎn)生軟比特判決提供包括各個(gè)可能符號(hào)判決的最可能競爭符號(hào)的競爭符號(hào)表；針對(duì)各個(gè)硬判決在所述競爭符號(hào)表中查找對(duì)應(yīng)于m個(gè)比特位置中的各個(gè)比特位置的最可能競爭符號(hào)；計(jì)算對(duì)應(yīng)于各個(gè)競爭符號(hào)的軟輸出值；根據(jù)關(guān)于對(duì)應(yīng)于特定比特位置的硬判決和競爭符號(hào)的函數(shù)計(jì)算m個(gè)比特中的各個(gè)比特的軟比特判決值；并且其中m是正整數(shù)。
42.如權(quán)利要求41所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述競爭符號(hào)表被預(yù)先計(jì)算并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
43.如權(quán)利要求41所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中通過以下步驟產(chǎn)生所述競爭符號(hào)表對(duì)于M個(gè)可能符號(hào)判決中的每一個(gè)對(duì)于每個(gè)符號(hào)的m個(gè)比特中的各個(gè)比特位置j計(jì)算到M/2個(gè)符號(hào)判決的歐幾里德距離，所述符號(hào)判決中位置j的比特與當(dāng)前符號(hào)中第j個(gè)比特相反；選擇產(chǎn)生最小歐幾里德距離的符號(hào)判決；根據(jù)當(dāng)前符號(hào)和當(dāng)前比特位置將所述符號(hào)判決放置在所述表格中；并且其中j是正整數(shù)。
44.如權(quán)利要求41所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中根據(jù)以下函數(shù)產(chǎn)生所述軟判決值LLR(bj)≈max1∈Dj1(LLR(sk=A1))-max1∈Dj0(LLR(sk=A1))]]>其中LLR(sk＝A1)是符號(hào)sk＝A1的對(duì)數(shù)似然比，A1表示符號(hào)值，bj表示符號(hào)的第j個(gè)比特的比特值，Dj0和Dj1分別表示比特j＝0和1時(shí)的符號(hào)集合，1∈Dji并且bj(A1)＝i，其中i＝0，1；j＝0，...，m-1；1＝0，...，M-1。
45.如權(quán)利要求41所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中在適于接收和解碼全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)信號(hào)的通信接收器中執(zhí)行所述方法。
46.如權(quán)利要求41所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中事先計(jì)算所述競爭符號(hào)表，并且在適于接收和解碼全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)信號(hào)的通信接收器中引入所得到的競爭符號(hào)表。
47.如權(quán)利要求41所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述M元符號(hào)包括8-PSK符號(hào)。
48.一種根據(jù)M元符號(hào)字母表的硬判決產(chǎn)生軟比特判決的方法，所述方法包括的步驟有產(chǎn)生完全軟信息分組，所述完全軟信息分組包括所述字母表中所有可能符號(hào)的軟判決；預(yù)先計(jì)算包括各個(gè)可能符號(hào)判決的最可能競爭符號(hào)的競爭符號(hào)表；針對(duì)各個(gè)硬判決在所述競爭符號(hào)表中查找對(duì)應(yīng)于q個(gè)比特位置中的各個(gè)比特位置的最可能競爭符號(hào)；針對(duì)部分縮減的軟信息分組中的軟符號(hào)判決，計(jì)算q個(gè)比特中各個(gè)比特的軟比特判決值，所述部分縮減的軟信息分組包括對(duì)應(yīng)于所述最可能競爭符號(hào)的軟符號(hào)判決；并且其中q和M是正整數(shù)。
全文摘要
一種用于縮減軟符號(hào)發(fā)生器計(jì)算的軟輸出信息分組的設(shè)備和方法。軟符號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的縮減的軟輸出信息分組接著被軟符號(hào)－軟比特映射器使用，軟符號(hào)－軟比特映射器的功能是將軟符號(hào)判決信息轉(zhuǎn)換成軟比特判決信息。構(gòu)造競爭符號(hào)表，競爭符號(hào)表包含符號(hào)的各個(gè)比特的最可能競爭符號(hào)。表格填充有各個(gè)可能符號(hào)值的m個(gè)記錄，其中m表示每個(gè)符號(hào)的比特?cái)?shù)。根據(jù)硬判決從表格檢索競爭符號(hào)。僅針對(duì)競爭符號(hào)(而不是所有可能符號(hào))產(chǎn)生軟符號(hào)信息，于是大大減小了信息分組的尺寸。
文檔編號(hào)H04L27/22GK1526196SQ02803422
公開日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2002年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月12日
發(fā)明者E·雷謝夫, E 雷謝夫 申請(qǐng)人:康塞斯通訊與信號(hào)處理有限公司