專利名稱：軟信息保留的迭代接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過使用多個發(fā)送/接收天線來傳輸高速數(shù)據(jù)的寬帶移動通信系統(tǒng)，尤其涉及一種用于無線通信系統(tǒng)接收端的無線信號處理方法。
背景技術(shù)：
無線信道存在著較為嚴重的時間和頻率選擇性衰落，尤其在多天線無線系統(tǒng)中，在接收端不僅存在著符號間干擾，而且存在著天線之間的干擾。而為了抵抗信道衰落和噪聲，通常在無線通信系統(tǒng)中會采用差錯控制編碼技術(shù)，而符號間干擾和天線間干擾通常用檢測器去除。迭代檢測譯碼技術(shù)的原理是在檢測時使用譯碼器反饋的軟信息，從而得到更優(yōu)的檢測結(jié)果，而更優(yōu)的檢測結(jié)果通過譯碼又能得到更優(yōu)的譯碼輸出。如此反復(fù)迭代，不斷逼近最優(yōu)解。迭代檢測譯碼方法能夠大大地提高接收機的性能，即能夠在維持相同頻率效率的情況下提高功率效率或者在維持相同功率效率的情況下利用高階調(diào)制提高頻譜效率。
級聯(lián)碼和基于圖的碼都是高性能的差錯控制編碼方式，前者如Turbo碼，后者如LDPC碼，都是使用迭代譯碼的方法進行譯碼。級聯(lián)碼的譯碼用turbo譯碼原理，在不同的分量譯碼器之間交互軟信息，多次迭代逼近最優(yōu)譯碼，每個分量譯碼器都是使用軟輸入軟輸出的最大似然或準最大似然譯碼算法。而LDPC碼的譯碼則是使用可信度傳播算法，利用在不同的約束關(guān)系之間交互信息，多次迭代提高性能。但是使用高性能差錯控制編碼諸如Turbo碼，LDPC碼等通信系統(tǒng)，如果在接收端使用迭代檢測譯碼，會增加接收機的復(fù)雜度。比如通常Turbo碼譯碼通常需要4～8次迭代收斂到較好的性能，而迭代檢測譯碼如果使用4次迭代檢測，則一共需要16～32次turbo迭代譯碼，復(fù)雜度過高導致難以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種軟信息保留的迭代接收放法，大大地減少每次檢測譯碼迭代中譯碼所需要的迭代次數(shù)，有效地降低接收機的復(fù)雜度。
技術(shù)方案本發(fā)明所涉及的無線通信系統(tǒng)具有一個或一個以上的接收天線和一個或一個以上的發(fā)送天線，發(fā)送端采用Turbo碼、LDPC碼等級聯(lián)碼或者基于圖的差錯控制編碼，接收機使用迭代檢測譯碼，其中譯碼器使用迭代譯碼的方法。本發(fā)明在迭代檢測譯碼方法中，在每次檢測譯碼的譯碼結(jié)束后保留了分量譯碼器之間的交互軟信息，或者不同約束之間的交互軟信息，大大降低了每次檢測譯碼迭代的譯碼器迭代次數(shù)。
本發(fā)明所述的迭代檢測譯碼接收方法的實現(xiàn)裝置主要可以分為軟輸入軟輸出檢測器，交織和反交織器，軟輸入軟輸出譯碼器等幾部分。
1、軟輸入軟輸出檢測器可以采用任意軟輸入軟輸出檢測方法。比如單天線或者多天線系統(tǒng)中的使用先驗信息的MMSE檢測器，MAP檢測器，迭代軟干擾抵消檢測等等。
2、反交織器把檢測得到的比特似然比排成譯碼器的順序。而交織器把譯碼器輸出的似然比重新按照檢測器的要求排列。
3、譯碼器把反交織后的比特似然比按照編碼塊根據(jù)編碼器的約束進行譯碼，得到新的譯碼后的似然比，在非末次迭代中將其反饋給檢測器，而在末次迭代中將用于信息比特的判決。在本發(fā)明中使用的Turbo碼，LDPC碼等需要迭代譯碼的譯碼器，我們在每次譯碼后保留了迭代譯碼的中間信息，用來在下一次檢測譯碼迭代中給譯碼器做初始化。
具體方法如下所述的用于編碼的通信傳輸系統(tǒng)的迭代檢測譯碼方法是軟信息保留的迭代譯碼方法，即在每次檢測譯碼中的迭代譯碼后保存了譯碼器內(nèi)部交互的軟信息，交互的軟信息在下次檢測譯碼迭代中給譯碼器做初始化。
譯碼的輸出包括三部分，第一部分是用來判決的輸出，通常在最后一次譯碼中才輸出；第二部分是每次檢測譯碼迭代需要輸出給檢測的比特似然比，用來給檢測提供先驗信息；第三部分為每次檢測譯碼的迭代譯碼中分量譯碼器之間交互的軟信息或者不同校驗約束之間的軟信息。
當編碼采用并行級聯(lián)卷積碼，其譯碼方法包含以下步驟3.1)在每次譯碼器迭代譯碼時，兩個分量譯碼器之間互相交互軟信息；3.2)在譯碼器迭代譯碼結(jié)束后，將最后一次譯碼迭代第二個分量譯碼器給第一個分量譯碼器的軟信息保留；3.3)在下一次檢測器同譯碼器之間的迭代中，在譯碼器開始檢測時，第一個分量譯碼器用步驟3.2)中保留的軟信息做初始化；3.4)最后一次檢測器同譯碼器的之間的迭代結(jié)束時，譯碼器將判決輸出。
當編碼采用低密度奇偶校驗碼LDPC，其步驟如下4.1)在每次譯碼器迭代譯碼時，在水平譯碼步驟和垂直譯碼步驟之間交互軟信息，4.2)在譯碼器迭代譯碼結(jié)束后，將最后一次迭代譯碼的垂直譯碼步驟得到的軟信息保留；4.3)在下一次檢測器同譯碼器之間的迭代中，在譯碼器開始檢測時，水平譯碼步驟用到步驟4.3)中保留的軟信息做初始化；4.4)最后一次檢測器同譯碼器之間的迭代結(jié)束時，譯碼器將判決輸出。
有益效果同常規(guī)的Turbo迭代接收方法不同的是，本發(fā)明在每次檢測譯碼迭代中迭代譯碼結(jié)束后保留了譯碼器的中間迭代信息，在下次檢測譯碼迭代時將保留的軟信息作為譯碼器的初始信息。本發(fā)明的優(yōu)點在于充分利用了每次迭代譯碼的中間信息，將迭代檢測譯碼同迭代譯碼本身結(jié)合起來，大大地減少了每次檢測譯碼迭代中譯碼所需要的迭代次數(shù)，有效地降低了接收機的復(fù)雜度。本發(fā)明提出的turbo迭代接收方法可以在每次檢測譯碼迭代時有效地減少迭代譯碼的次數(shù)，也可以在保持復(fù)雜度一定的情況下提高系統(tǒng)的性能。
本發(fā)明提出的軟信息保留的迭代檢測譯碼接收機適合用在使用級聯(lián)碼或者LDPC碼等差錯控制編碼，并且使用迭代譯碼的各類通信系統(tǒng)。
1.不僅包括單天線系統(tǒng)，而且包括多天線系統(tǒng)。
2.該無線通信系統(tǒng)既可以為多載波傳輸，也可以為單載波傳輸。
3.該無線通信系統(tǒng)既可以為擴頻系統(tǒng)，也包括非擴頻系統(tǒng)。
4.多址方式可以為FDMA、TDMA、CDMA各種形式。


圖1是軟信息保留的迭代接收機框圖。
圖2是軟信息保留的Turbo碼譯碼框圖。
圖3是軟信息保留的LDPC(BP)譯碼器。
具體實施例方式
本發(fā)明的軟信息保留的迭代檢測譯碼方法中所述的用于編碼的通信傳輸系統(tǒng)的迭代檢測譯碼方法是軟信息保留的迭代譯碼方法，即在每次檢測譯碼中的迭代譯碼后保存了譯碼器內(nèi)部交互的軟信息，交互的軟信息在下次檢測譯碼迭代中給譯碼器做初始化。譯碼的輸出包括三部分，第一部分是用來判決的輸出，通常在最后一次譯碼中才輸出；第二部分是每次檢測譯碼迭代需要輸出給檢測的比特似然比，用來給檢測提供先驗信息；第三部分為每次檢測譯碼的迭代譯碼中分量譯碼器之間交互的軟信息或者不同校驗約束之間的軟信息。當編碼采用并行級聯(lián)卷積碼，其譯碼方法包含以下步驟3.1)在每次譯碼器迭代譯碼時，兩個分量譯碼器之間互相交互軟信息；3.2)在譯碼器迭代譯碼結(jié)束后，將最后一次譯碼迭代第二個分量譯碼器給第一個分量譯碼器的軟信息保留；3.3)在下一次檢測器同譯碼器之間的迭代中，在譯碼器開始檢測時，第一個分量譯碼器用步驟3.2)中保留的軟信息做初始化；3.4)最后一次檢測器同譯碼器的之間的迭代結(jié)束時，譯碼器將判決輸出。
當編碼采用低密度奇偶校驗碼LDPC，其步驟如下4.1)在每次譯碼器迭代譯碼時，在水平譯碼步驟和垂直譯碼步驟之間交互軟信息，4.2)在譯碼器迭代譯碼結(jié)束后，將最后一次迭代譯碼的垂直譯碼步驟得到的軟信息保留；4.3)在下一次檢測器同譯碼器之間的迭代中，在譯碼器開始檢測時，水平譯碼步驟用到步驟4.3)中保留的軟信息做初始化；4.4)最后一次檢測器同譯碼器之間的迭代結(jié)束時，譯碼器將判決輸出。
現(xiàn)以BCJR算法譯碼的Turbo碼和可信度傳播譯碼的LDPC算法為本發(fā)明的兩個實施例。
1、Turbo碼Turbo碼通常意義上指的是并行級聯(lián)卷積碼，在譯碼時采用BCJR算法對每個分量譯碼器進行軟輸入軟輸出譯碼，兩個分量譯碼器之間互相迭代地交互軟信息，而譯碼器作為一個整體又同檢測器之間互相的交互軟信息。
圖2描述了本發(fā)明的一個實施例，軟信息保留的Turbo碼譯碼方法。圖中描述了一軟信息保留的軟輸入軟輸出的Turbo譯碼。主要包含了兩部分的輸入和三部分輸出。輸入LC，Ii-1表示第i-1次檢測譯碼迭代譯碼器保留的軟信息；LDi表示第i次檢測譯碼迭代檢測器或者解調(diào)器輸出的似然比。輸出LC，Pi表示第i次檢測譯碼迭代譯碼器最后輸出的信息位比特的后驗信息，可以用來做符號判決；LC，Ei表示第i次檢測譯碼迭代譯碼器最后輸出的編碼比特的外信息，反饋給檢測器作為先驗信息；LC，Ii為第i次檢測譯碼迭代中迭代譯碼得到的譯碼器2給譯碼器1的先驗信息，在第i+1次檢測譯碼迭代中作為譯碼器1的先驗信息。
2、LDPC碼LDPC碼，也就是低密度奇偶校驗碼，是基于奇偶校驗圖的一種編碼方式。通常用可信度傳播(BP)算法來進行譯碼。設(shè)H為奇偶校驗矩陣，則H的每一行均表示一種校驗關(guān)系，每一列的1的個數(shù)表示該比特受校驗約束的數(shù)目。迭代譯碼分為兩個部分，分別稱為水平譯碼步驟和垂直譯碼步驟，水平譯碼步驟根據(jù)每一行的約束關(guān)系和其它比特的軟信息計算出當前比特的軟信息，而垂直譯碼步驟根據(jù)其它約束關(guān)系得到的軟信息更新其當前約束關(guān)系的軟信息，如圖3所示同Turbo譯碼器相似，LDPC譯碼器同樣具有兩個輸入和三個輸出，Lv，m，ni-1表示第i-1次檢測譯碼迭代時最后一次垂直譯碼步驟得到的第n個比特的除第m個約束以外其它約束對產(chǎn)生的似然比。LDi表示檢測器輸出的編碼比特的似然比。輸出LC，Pi表示第i次檢測譯碼迭代信息比特的后驗似然比，LC，Ei表示第i次檢測譯碼迭代譯碼器編碼比特的外信息，Lv，m，ni為第i次檢測譯碼迭代垂直譯碼步驟所產(chǎn)生的軟信息。
權(quán)利要求
1.一種軟信息保留的迭代檢測譯碼方法，其特征在于所述的用于編碼的通信傳輸系統(tǒng)的迭代檢測譯碼方法是軟信息保留的迭代譯碼方法，即在每次檢測譯碼中的迭代譯碼后保存了譯碼器內(nèi)部交互的軟信息，交互的軟信息在下次檢測譯碼迭代中給譯碼器做初始化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟信息保留的迭代檢測譯碼方法，其特征在于譯碼的輸出包括三部分，第一部分是用來判決的輸出，通常在最后一次譯碼中才輸出；第二部分是每次檢測譯碼迭代需要輸出給檢測的比特似然比，用來給檢測提供先驗信息；第三部分為每次檢測譯碼的迭代譯碼中分量譯碼器之間交互的軟信息或者不同校驗約束之間的軟信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟信息保留的迭代檢測譯碼方法，其特征在于當編碼采用并行級聯(lián)卷積碼，其譯碼方法包含以下步驟3.1)在每次譯碼器迭代譯碼時，兩個分量譯碼器之間互相交互軟信息；3.2)在譯碼器迭代譯碼結(jié)束后，將最后一次譯碼迭代第二個分量譯碼器給第一個分量譯碼器的軟信息保留；3.3)在下一次檢測器同譯碼器之間的迭代中，在譯碼器開始檢測時，第一個分量譯碼器用步驟3.2)中保留的軟信息做初始化；3.4)最后一次檢測器同譯碼器的之間的迭代結(jié)束時，譯碼器將判決輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟信息保留的迭代檢測譯碼方法，其特征在于當編碼采用低密度奇偶校驗碼LDPC，其步驟如下4.1)在每次譯碼器迭代譯碼時，在水平譯碼步驟和垂直譯碼步驟之間交互軟信息，4.2)在譯碼器迭代譯碼結(jié)束后，將最后一次迭代譯碼的垂直譯碼步驟得到的軟信息保留；4.3)在下一次檢測器同譯碼器之間的迭代中，在譯碼器開始檢測時，水平譯碼步驟用到步驟4.3)中保留的軟信息做初始化；4.4)最后一次檢測器同譯碼器之間的迭代結(jié)束時，譯碼器將判決輸出。
全文摘要
軟信息保留的迭代檢測譯碼方法涉及一種通過使用多個發(fā)送/接收天線來傳輸高速數(shù)據(jù)的寬帶移動通信系統(tǒng)，所述的用于編碼的通信傳輸系統(tǒng)的迭代檢測譯碼方法是軟信息保留的迭代譯碼方法，即在每次檢測譯碼中的迭代譯碼后保存了譯碼器內(nèi)部交互的軟信息，交互的軟信息在下次檢測譯碼迭代中給譯碼器做初始化。譯碼的輸出包括三部分，第一部分是用來判決的輸出，通常在最后一次譯碼中才輸出；第二部分是每次檢測譯碼迭代需要輸出給檢測的比特似然比，用來給檢測提供先驗信息；第三部分為每次檢測譯碼的迭代譯碼中分量譯碼器之間交互的軟信息或者不同校驗約束之間的軟信息。
文檔編號H04L25/03GK1694439SQ20051004000
公開日2005年11月9日 申請日期2005年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月16日
發(fā)明者高西奇, 尤肖虎, 王聞今 申請人:東南大學