專利名稱：生成軟比特的系統(tǒng)和方法
生成軟比特的系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
在許多數(shù)字調(diào)制方案中，將二進(jìn)制數(shù)據(jù)映射到調(diào)制符號上。在許多這種方案中，有兩種以上可能不同的調(diào)制符號，這意味著每個被調(diào)制的符號都包含1個比特以上的信息。 在接收器處接收到的符號可能會受到噪聲破壞。因此，由于噪聲的隨機性特征，從接收符號恢復(fù)的比特序列中可能會存在差錯。換言之，無法保證每個恢復(fù)的比特就是原始傳輸?shù)谋忍亍Ｅc其他的相比，一些恢復(fù)的比特更有可能是錯誤的。也被稱為可靠性信息的軟比特被用來指示每個恢復(fù)比特差錯的可能性。這種“軟信息”對于差錯控制解碼器來說尤其有用。典型的數(shù)字調(diào)制方案通過一系列計算密集型方程式來計算軟比特。例如，在具有 8個符號的星座圖中，諸如在8-PSK調(diào)制方案中，每個符號代表三個數(shù)據(jù)比特。為了計算軟比特，計算接收符號和星座圖中的每個符號之間的距離以及六組距離值中的最小值。具體地說，六組距離值為第一位為0或1、第二位0或1以及第三位為0或1的組。例如，假定圖 1中的示例性星座圖100，利用以下三個方程式計算軟比特z3i = min (Mil, Mi2，Mi3, Mi4) -min (Mi0, Mi5，Mi6, Mi7))；z3i+1 = min (Mi3, Mi4, Mi5，Mi6) -min (Mi0, Mil, Mi2，Mi7))；z3i+2 = min (Mi2, Mi3, Mi7，Mi8) -min (Mi0, Mil, Mi4, Mi5))在以上方程式中，量Mij代表接收符號與星座圖中的其中一個符號之間的距離。下標(biāo)i是接收符號索引，下標(biāo)j是星座符號索引。因為計算涉及復(fù)數(shù)和平方根，所以為每個接收符號執(zhí)行這些計算可能是計算密集型的。此外，將三個以上比特映射到每個符號的其他星座圖將必須解決額外的方程式，每個軟比特一個方程式。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施方式中，提供了一種接收器，該接收器接收來自通信鏈路的接收信號， 所述接收信號包括在載波上調(diào)制的符號流，所述符號流中的每個符號都從符號的星座圖中選取以代表多個編碼數(shù)據(jù)比特。該接收器包括解調(diào)器，該解調(diào)器用于生成源自所述接收信號的接收符號流；信道解碼器，該信道解碼器用于生成源自所述接收符號流的接收數(shù)據(jù)比特流；以及存儲裝置，該存儲裝置存儲與所述星座圖中的多個符號相關(guān)的信息。對于所述接收符號流中的每個符號，所述解調(diào)器確定所述星座圖的多個符號中的哪個符號是距所述接收符號最近的相應(yīng)的最近符號；基于存儲在所述存儲裝置中的信息，為由用于所述接收符號的最近符號代表的每個數(shù)據(jù)比特確定相應(yīng)的最近鄰符號；以及對于由用于所述接收符號的相應(yīng)的最近符號代表的每個數(shù)據(jù)比特，從相應(yīng)的最近鄰符號與所述接收符號之間的距離減去相應(yīng)的最近符號與所述接收符號之間的距離，以生成用于所述接收符號的相應(yīng)的軟比特。


應(yīng)理解，附圖僅示出了示例性實施方式，因此不應(yīng)認(rèn)為限制范圍，通過利用附圖更詳細(xì)具體地描述這里示例性實施方式。
5
圖1是星座圖的示例的圖解。圖2是通信系統(tǒng)的一個實施方式的框圖。圖3是星座圖的另一示例的圖解。圖4是計算用于接收符號的可靠性信息的方法的一個實施方式的流程圖。
具體實施例方式根據(jù)通常實踐，所描述的各種特征并沒有按比例繪制，而是繪制成用以強調(diào)與示例性實施方式相關(guān)的特定特征。在各附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元素。在以下詳細(xì)的描述中，參考在此形成說明書一部分內(nèi)容的附圖，其中附圖以說明具體圖示實施方式的方式示出。然而，應(yīng)理解，可以采用其他實施方式，并且可以進(jìn)行邏輯、 機械和電氣改變。此外，附圖或說明書提供的方法不能被解釋為限制單獨步驟可被執(zhí)行的順序。因此，并非以限制意義進(jìn)行以下詳細(xì)描述。圖2是通信系統(tǒng)200的一個實施方式的框圖。通信系統(tǒng)200包括發(fā)射器202和接收器204。發(fā)射器202可操作用來在鏈路206上將調(diào)制的通信信號發(fā)送到接收器204。接收器204解調(diào)該通信信號并且執(zhí)行錯誤校正流程以減少在接收到的調(diào)制信號中的噪聲的影響。盡管在圖2中在通信鏈路206的相應(yīng)端部處僅示出了發(fā)射器202和接收器204，但應(yīng)理解，通常通信鏈路206的每一端都將包括發(fā)射器和接收器(以支持雙向通信)。同樣， 盡管在圖2中發(fā)射器202和接收器204被表示為分開的裝置，但是在一些實施方案中，鏈路 206的每一端的發(fā)射器和接收器集成為單個裝置(有時被稱為“收發(fā)器”)。因此，在這樣的實施方案中，發(fā)射器202和接收器204中的每個均包括集成在單個裝置中的發(fā)射器和接收器。發(fā)射器202包括信道編碼器208和調(diào)制器210。信道編碼器208對從數(shù)據(jù)源201 接收到的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行編碼以生成二進(jìn)制序列d= [d0,屯…屯]。該二進(jìn)制序列d從信道編碼器208輸出到調(diào)制器210。調(diào)制器210可操作成將二進(jìn)制序列d中的每個比特映射到星座圖中的多個符號中的一個符號上，使得每個符號代表多個比特。例如，在一些實施方式中，調(diào)制器210可操作成使用相移鍵控(PSK)調(diào)制方案來映射二進(jìn)制序列d，該方案使用諸如圖1所示的示例性星座圖之類的星座圖。具體地說，圖1所示的PSK星座圖是在全球移動通信系統(tǒng)(GSM)S-PSK調(diào)制方案中使用的星座圖。然而，在其他實施方式中，使用諸如16 位或64位正交幅度調(diào)制(QAM)之類的其他調(diào)制方案。例如，在一些實施方式中，使用基于 IEEE 802. 16e標(biāo)準(zhǔn)的QAM調(diào)制方案(諸如圖3所示的示例性星座圖300)。雖然這里提及了特定的示例性調(diào)制方案，但應(yīng)理解，也可以采用其他將二進(jìn)制比特序列映射到每個均代表多個比特的多個符號的調(diào)制方案。調(diào)制器210輸出調(diào)制的符號序列χ = [χ0, χ^··χΜ]。該調(diào)制序列χ通過通信鏈路 206發(fā)送到接收器204。鏈路206包括適用于通信信號的任何有線或無線媒介，例如但不限于光纜、同軸電纜、雙絞線電纜和無線射頻(RF)通信信號。因此，為在鏈路206上進(jìn)行傳輸，調(diào)制器210可操作成調(diào)制符號序列χ。例如，在該示例性實施方式中，發(fā)射器202還包括RF模塊224。該RF模塊2Μ接收由調(diào)制器210生成的調(diào)制序列χ并且生成適于在鏈路 106上傳輸?shù)腞F信號。例如，在其中調(diào)制器210輸出具有同相⑴和正交(Q)分量的數(shù)字基帶調(diào)制信號的一個實施方案中，RF模塊2M執(zhí)行上變頻操作以將基帶信號上變頻到合適的RF頻率并且執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)操作以生成適合傳輸?shù)哪M信號。在鏈路206上傳輸期間，各種不同的噪聲源會破壞或改變符號序列χ。因此，接收器204接收到符號序列y= [y0, y^· yM]，其可能與序列χ不同。具體地說，接收器204包括RF模塊226、解調(diào)器112和信道解碼器114。RF模塊2 接收在鏈路106上傳輸?shù)腞F信號并且生成適用于解調(diào)器212的包括接收符號序列y的數(shù)字基帶信號。例如，在其中解調(diào)器212被配置為接收具有I分量和Q分量的數(shù)字基帶調(diào)制信號的實施方案中，RF模塊2 執(zhí)行下變頻操作以將RF信號下變頻到基帶并且分離出I分量和Q分量。在這種實施方案中，RF模塊2 還執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)操作來生成適用于解調(diào)器212的基帶信號的數(shù)字化版本。解調(diào)器212根據(jù)接收到的序列y來估計序列d。解調(diào)器212還為序列y中的符號代表的每個數(shù)據(jù)比特計算軟比特。估計的序列和軟比特被提供給信道解碼器214，該解碼器 214在錯誤校正流程中使用該軟比特信息。然而，與傳統(tǒng)系統(tǒng)不同，解調(diào)器212不計算一系列計算密集型方程式來確定軟比特或可靠性信息。相反，解調(diào)器212使用存儲在接收器214 所包含的存儲器218中的最近鄰符號表220來更加有效率的計算軟比特。具體地說，盡管在圖2所示的示例性實施方式中解調(diào)器212包括存儲器218，但是應(yīng)理解，在其他實施方式中存儲器218可以與解調(diào)器212分開。存儲器218可以實施為能由通用或?qū)Ｓ玫挠嬎銠C或處理器或者任何可編程邏輯器件存取的任何可用介質(zhì)。合適的處理器可讀介質(zhì)可包括諸如磁性或光學(xué)介質(zhì)之類的儲存或存儲介質(zhì)。例如，儲存或存儲介質(zhì)可包括傳統(tǒng)的硬盤、光盤只讀存儲器(CD-ROM)、易失或非易失介質(zhì)例如隨機存取存儲器(RAM)(包括但不僅限于同步動態(tài)隨機存取存儲器 (SDRAM)、雙數(shù)據(jù)率(DDR)RAM、RAMBUS 動態(tài) DAM(RDRAM)、靜態(tài) RAM(SRAM)等等)、只讀存儲器(ROM)、電可擦除可編程ROM (EEPROM)以及閃存等等。合適的處理器可讀介質(zhì)還可包括借助于諸如網(wǎng)絡(luò)和/或無線鏈路之類的通信媒介傳送的如電、電磁或數(shù)字信號之類的傳輸介質(zhì)。對于給定的接收到的符號ym，處理功能216確定星座圖中哪個符號最接近所接收到的符號。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，處理功能216可以利用軟件、固件、硬件或軟件、 固件和硬件的任何適當(dāng)組合來實現(xiàn)。例如，處理功能216可以包括支持對接收到的符號序列y進(jìn)行解調(diào)的硬件部件和電路或與所述硬件部件和電路接口。舉例來說(但不是限制性的)，這些硬件部件可以包括一個或更多個微處理器、存儲器元件、數(shù)字信號處理(DSP)元件、接口卡以及本領(lǐng)域所公知的其他標(biāo)準(zhǔn)部件。前述任何部件可由特殊設(shè)計的專用集成電路(ASIC)以及現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPGA)補充或結(jié)合于其中。正如此處所使用的，表作為存儲數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如但不僅限于鍵控關(guān)系數(shù)據(jù)庫、鏈表、平面文件記錄等等。在圖2所示的實施方式的一種實施方案中，接收器204中的RF模塊226、解調(diào)器 212和/或信道解碼器214的至少一部分是以在合適的可編程處理器上執(zhí)行的軟件實現(xiàn)的。 例如，這種可編程處理器可以使用數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)，該數(shù)字信號處理器執(zhí)行實現(xiàn)此處描述的由RF模塊226、解調(diào)器212和/或信道解碼器214執(zhí)行的至少部分功能的軟件。這樣的軟件包括多個有形地體現(xiàn)在處理器可讀介質(zhì)上的程序指令。在其它示例中，該可編程處理器是另一種類型可編程裝置如ASIC或FPGA的一部分。類似地，在圖2所示的發(fā)射器202的一個實施方案中，RF模塊224、調(diào)制器210和/或信道編碼器208的至少一部分是以在合適的可編程處理器上執(zhí)行的軟件實現(xiàn)的。 處理功能216尋找星座圖中的與接收到的符號具有最小距離的符號。接收到的符號和星座圖符號之間的距離在此處表示為M…其中，下標(biāo)i是接收到的符號的索引，下標(biāo)j 是星座圖符號的索引。例如，下表1示出了用于圖1中的星座圖的符號索引j、星座圖以及調(diào)制比特之間的關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種接收器，該接收器接收來自通信鏈路的接收信號，所述接收信號包括在載波上調(diào)制的符號流，所述符號流中的每個符號都從符號的星座圖中選取以代表多個編碼數(shù)據(jù)比特，該接收器包括解調(diào)器，該解調(diào)器用于生成源自所述接收信號的接收符號流；信道解碼器，該信道解碼器用于生成源自所述接收符號流的接收數(shù)據(jù)比特流；以及存儲裝置，該存儲裝置存儲與所述星座圖中的多個符號相關(guān)的信息；其中，對于所述接收符號流中的每個符號，所述解調(diào)器確定所述星座圖的多個符號中的哪個符號是距所述接收符號最近的相應(yīng)的最近符號；基于存儲在所述存儲裝置中的信息，為由用于所述接收符號的最近符號代表的每個數(shù)據(jù)比特確定相應(yīng)的最近鄰符號；以及對于由用于所述接收符號的相應(yīng)的最近符號代表的每個數(shù)據(jù)比特，從相應(yīng)的最近鄰符號與所述接收符號之間的距離減去相應(yīng)的最近符號與所述接收符號之間的距離，以生成用于所述接收符號的相應(yīng)的軟比特。
2.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述解調(diào)器能操作成通過利用相移鍵控(PSK)調(diào)制方案和正交幅度調(diào)制(QAM)調(diào)制方案中的一種來生成接收符號流。
3.如權(quán)利要求2所述的接收器，其中所述PSK調(diào)制方案是全球移動通信系統(tǒng) (GSM) 8-PSK調(diào)制方案。
4.如權(quán)利要求2所述的接收器，其中所述QAM調(diào)制方案是基于IEEE802. 16e標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制方案。
5.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述解調(diào)器還能操作成為由用于給定接收符號的最近符號代表的每個比特從所述存儲裝置中檢索與用于所述接收符號的軟比特相關(guān)的極性數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述接收信號包括射頻信號，并且其中所述接收器還包括用來下變頻所述接收信號的射頻模塊。
7.一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括發(fā)射器，該發(fā)射器能操作成發(fā)射調(diào)制信號，所述發(fā)射器包括 信道編碼器，該信道編碼用來編碼數(shù)據(jù)比特流；以及調(diào)制器，該調(diào)制器用來將編碼數(shù)據(jù)比特流映射到來自符號星座圖的多個符號，使得在調(diào)制信號中的每個符號都代表多個編碼數(shù)據(jù)比特；和接收器，該接收器能操作成接收調(diào)制信號，所述接收器包括解調(diào)器，該解調(diào)器用于生成源自所述接收信號的接收符號流；信道解碼器，該信道解碼器用于生成源自所述接收符號流的接收數(shù)據(jù)比特流；以及存儲裝置，該存儲裝置存儲與所述星座圖中的多個符號相關(guān)的信息；其中，對于所述接收符號流中的每個符號，所述解調(diào)器確定所述星座圖的多個符號中的哪個符號是距所述接收符號最近的相應(yīng)的最近符號；基于存儲在所述存儲裝置中的信息，為由用于所述接收符號的最近符號代表的每個數(shù)據(jù)比特確定相應(yīng)的最近鄰符號；以及對于由用于所述接收符號的相應(yīng)的最近符號代表的每個數(shù)據(jù)比特，從相應(yīng)的最近鄰符號與所述接收符號之間的距離減去相應(yīng)的最近符號與所述接收符號之間的距離，以生成用于所述接收符號的相應(yīng)的軟比特。
8.如權(quán)利要求7所述的通信系統(tǒng)，其中所述解調(diào)器能操作成通過利用相移鍵控(PSK) 調(diào)制方案和正交幅度調(diào)制(QAM)調(diào)制方案中的一種來生成接收符號流。
9.如權(quán)利要求8所述的通信系統(tǒng)，其中所述PSK調(diào)制方案是全球移動通信系統(tǒng) (GSM) 8-PSK調(diào)制方案。
10.如權(quán)利要求8所述的通信系統(tǒng)，其中所述QAM調(diào)制方案是基于IEEE802. 16e標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制方案。
11.如權(quán)利要求7所述的通信系統(tǒng)，其中所述解調(diào)器還被操作成為由用于給定接收符號的最近符號代表的每個比特在所述存儲裝置中檢索與用于所述接收符號的軟比特相關(guān)的極性數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求7所述的通信系統(tǒng)，其中所述發(fā)射器還包括上變頻所述調(diào)制信號的射頻模塊，并且所述接收器還包括下變頻所述接收信號的射頻模塊。
13.—種解調(diào)制包含符號流的接收信號的方法，該方法包括接收包含符號流的信號，所述符號流中的每個符號都從符號星座圖中選取以代表多個編碼數(shù)據(jù)比特；對于每個接收符號，確定所述星座圖中的哪個符號距所述接收符號具有最小距離；對于由距所述接收符號具有最小距離的符號代表的每個比特，基于存儲在存儲裝置中的信息確定與相應(yīng)比特值相反的最近鄰符號；對于由距所述接收符號具有最小距離的符號代表的每個比特，從每個相應(yīng)比特的最近鄰符號與所述接收符號之間的距離減去所述最小距離以獲得用于所述接收符號的軟比特。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述星座圖是相移鍵控(PSK)調(diào)制方案和正交幅度調(diào)制(QAM)調(diào)制方案中的一個的星座圖。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述調(diào)制方案是全球移動通信系統(tǒng)(GSM)S-PSK調(diào)制方案。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述QAM調(diào)制方案是基于IEEE802. 16e標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制方案。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，該方法還包括對于由具有最小距離的符號代表的每個比特，從所述存儲裝置檢索與用于所述接收符號的可靠性信息相關(guān)的極性數(shù)據(jù)。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述接收信號是射頻信號，并且接收所述信號包括將所述接收信號下變頻到基帶信號。
19.一種程序產(chǎn)品，該程序產(chǎn)品包括處理器可讀介質(zhì)，該處理器可讀介質(zhì)上包含程序指令，其中所述程序指令能操作成當(dāng)由包含在解調(diào)接收到的通信信號的裝置中的至少一個可編程處理器執(zhí)行時使所述裝置計算代表多個比特的接收符號與星座圖中的與所述接收符號最近的符號之間的距離 ；對于由最近符號代表的每個比特，基于從存儲裝置中檢索到的信息來確定與相應(yīng)比特值相反的最近鄰符號；對于由所述最近符號代表的每個比特，從每個相應(yīng)比特的最近鄰符號與所述接收符號之間的距離減去所述最近符號與所述接受符合之間的計算距離以獲得用于所述接收符號的軟比特；以及輸出所述軟比特以用于解碼由所述最近符號代表的比特。
20.如權(quán)利要求19所述的程序產(chǎn)品，其中所述程序指令能進(jìn)一步操作成使所述裝置 為由所述最近符號代表的每個比特，從所述存儲裝置檢索與所述軟比特相關(guān)的極性信息；在輸出所述軟比特之前，將所述極性信息應(yīng)用到相應(yīng)的軟比特。
全文摘要
一種接收器，該接收器接收來自通信鏈路的接收信號，所述接收信號包括在載波上調(diào)制的符號流，所述符號流中的每個符號都從符號的星座圖中選取以代表多個編碼數(shù)據(jù)比特。該接收器包括解調(diào)器，該解調(diào)器用于生成源自所述接收信號的接收符號流；信道解碼器，該信道解碼器用于生成源自所述接收符號流的接收數(shù)據(jù)比特流；以及存儲裝置，該存儲裝置存儲與所述星座圖中的多個符號相關(guān)的信息。對于所述接收符號流中的每個符號，所述解調(diào)器確定所述星座圖的多個符號中的哪個符號是距所述接收符號最近的相應(yīng)的最近符號；基于存儲在所述存儲裝置中的信息，為由用于所述接收符號的最近符號代表的每個數(shù)據(jù)比特確定相應(yīng)的最近鄰符號；以及對于由用于所述接收符號的相應(yīng)的最近符號代表的每個數(shù)據(jù)比特，從相應(yīng)的最近鄰符號與所述接收符號之間的距離減去相應(yīng)的最近符號與所述接收符號之間的距離，以生成用于所述接收符號的相應(yīng)的軟比特。
文檔編號H04B1/06GK102369672SQ200980149007
公開日2012年3月7日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者薩塔爾·伊萊亞斯, 謝凱 申請人:宇宙橋有限公司