CN1694439A - 软信息保留的迭代接收方法 - Google Patents

Abstract

软信息保留的迭代检测译码方法涉及一种通过使用多个发送/接收天线来传输高速数据的宽带移动通信系统，所述的用于编码的通信传输系统的迭代检测译码方法是软信息保留的迭代译码方法，即在每次检测译码中的迭代译码后保存了译码器内部交互的软信息，交互的软信息在下次检测译码迭代中给译码器做初始化。译码的输出包括三部分，第一部分是用来判决的输出，通常在最后一次译码中才输出；第二部分是每次检测译码迭代需要输出给检测的比特似然比，用来给检测提供先验信息；第三部分为每次检测译码的迭代译码中分量译码器之间交互的软信息或者不同校验约束之间的软信息。

Description

软信息保留的迭代接收方法

技术领域

本发明涉及一种通过使用多个发送/接收天线来传输高速数据的宽带移动通信系统，尤其涉及一种用于无线通信系统接收端的无线信号处理方法。

背景技术

无线信道存在着较为严重的时间和频率选择性衰落，尤其在多天线无线系统中，在接收端不仅存在着符号间干扰，而且存在着天线之间的干扰。而为了抵抗信道衰落和噪声，通常在无线通信系统中会采用差错控制编码技术，而符号间干扰和天线间干扰通常用检测器去除。迭代检测译码技术的原理是在检测时使用译码器反馈的软信息，从而得到更优的检测结果，而更优的检测结果通过译码又能得到更优的译码输出。如此反复迭代，不断逼近最优解。迭代检测译码方法能够大大地提高接收机的性能，即能够在维持相同频率效率的情况下提高功率效率或者在维持相同功率效率的情况下利用高阶调制提高频谱效率。

级联码和基于图的码都是高性能的差错控制编码方式，前者如Turbo码，后者如LDPC码，都是使用迭代译码的方法进行译码。级联码的译码用turbo译码原理，在不同的分量译码器之间交互软信息，多次迭代逼近最优译码，每个分量译码器都是使用软输入软输出的最大似然或准最大似然译码算法。而LDPC码的译码则是使用可信度传播算法，利用在不同的约束关系之间交互信息，多次迭代提高性能。但是使用高性能差错控制编码诸如Turbo码，LDPC码等通信系统，如果在接收端使用迭代检测译码，会增加接收机的复杂度。比如通常Turbo码译码通常需要4～8次迭代收敛到较好的性能，而迭代检测译码如果使用4次迭代检测，则一共需要16～32次turbo迭代译码，复杂度过高导致难以实现。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种软信息保留的迭代接收放法，大大地减少每次检测译码迭代中译码所需要的迭代次数，有效地降低接收机的复杂度。

技术方案：本发明所涉及的无线通信系统具有一个或一个以上的接收天线和一个或一个以上的发送天线，发送端采用Turbo码、LDPC码等级联码或者基于图的差错控制编码，接收机使用迭代检测译码，其中译码器使用迭代译码的方法。本发明在迭代检测译码方法中，在每次检测译码的译码结束后保留了分量译码器之间的交互软信息，或者不同约束之间的交互软信息，大大降低了每次检测译码迭代的译码器迭代次数。

本发明所述的迭代检测译码接收方法的实现装置主要可以分为软输入软输出检测器，交织和反交织器，软输入软输出译码器等几部分。

1、软输入软输出检测器可以采用任意软输入软输出检测方法。比如单天线或者多天线系统中的使用先验信息的MMSE检测器，MAP检测器，迭代软干扰抵消检测等等。

2、反交织器把检测得到的比特似然比排成译码器的顺序。而交织器把译码器输出的似然比重新按照检测器的要求排列。

3、译码器把反交织后的比特似然比按照编码块根据编码器的约束进行译码，得到新的译码后的似然比，在非末次迭代中将其反馈给检测器，而在末次迭代中将用于信息比特的判决。在本发明中使用的Turbo码，LDPC码等需要迭代译码的译码器，我们在每次译码后保留了迭代译码的中间信息，用来在下一次检测译码迭代中给译码器做初始化。

具体方法如下：

所述的用于编码的通信传输系统的迭代检测译码方法是软信息保留的迭代译码方法，即在每次检测译码中的迭代译码后保存了译码器内部交互的软信息，交互的软信息在下次检测译码迭代中给译码器做初始化。

译码的输出包括三部分，第一部分是用来判决的输出，通常在最后一次译码中才输出；第二部分是每次检测译码迭代需要输出给检测的比特似然比，用来给检测提供先验信息；第三部分为每次检测译码的迭代译码中分量译码器之间交互的软信息或者不同校验约束之间的软信息。

当编码采用并行级联卷积码，其译码方法包含以下步骤：

3.1)在每次译码器迭代译码时，两个分量译码器之间互相交互软信息；

3.2)在译码器迭代译码结束后，将最后一次译码迭代第二个分量译码器给第一个分量译码器的软信息保留；

3.3)在下一次检测器同译码器之间的迭代中，在译码器开始检测时，第一个分量译码器用步骤3.2)中保留的软信息做初始化；

3.4)最后一次检测器同译码器的之间的迭代结束时，译码器将判决输出。

当编码采用低密度奇偶校验码LDPC，其步骤如下：

4.1)在每次译码器迭代译码时，在水平译码步骤和垂直译码步骤之间交互软信息，

4.2)在译码器迭代译码结束后，将最后一次迭代译码的垂直译码步骤得到的软信息保留；

4.3)在下一次检测器同译码器之间的迭代中，在译码器开始检测时，水平译码步骤用到步骤4.3)中保留的软信息做初始化；

4.4)最后一次检测器同译码器之间的迭代结束时，译码器将判决输出。

有益效果：同常规的Turbo迭代接收方法不同的是，本发明在每次检测译码迭代中迭代译码结束后保留了译码器的中间迭代信息，在下次检测译码迭代时将保留的软信息作为译码器的初始信息。本发明的优点在于充分利用了每次迭代译码的中间信息，将迭代检测译码同迭代译码本身结合起来，大大地减少了每次检测译码迭代中译码所需要的迭代次数，有效地降低了接收机的复杂度。本发明提出的turbo迭代接收方法可以在每次检测译码迭代时有效地减少迭代译码的次数，也可以在保持复杂度一定的情况下提高系统的性能。

本发明提出的软信息保留的迭代检测译码接收机适合用在使用级联码或者LDPC码等差错控制编码，并且使用迭代译码的各类通信系统。

1.不仅包括单天线系统，而且包括多天线系统。

2.该无线通信系统既可以为多载波传输，也可以为单载波传输。

3.该无线通信系统既可以为扩频系统，也包括非扩频系统。

4.多址方式可以为FDMA、TDMA、CDMA各种形式。

附图说明

图1是软信息保留的迭代接收机框图。

图2是软信息保留的Turbo码译码框图。

图3是软信息保留的LDPC(BP)译码器。

具体实施方式

本发明的软信息保留的迭代检测译码方法中所述的用于编码的通信传输系统的迭代检测译码方法是软信息保留的迭代译码方法，即在每次检测译码中的迭代译码后保存了译码器内部交互的软信息，交互的软信息在下次检测译码迭代中给译码器做初始化。译码的输出包括三部分，第一部分是用来判决的输出，通常在最后一次译码中才输出；第二部分是每次检测译码迭代需要输出给检测的比特似然比，用来给检测提供先验信息；第三部分为每次检测译码的迭代译码中分量译码器之间交互的软信息或者不同校验约束之间的软信息。当编码采用并行级联卷积码，其译码方法包含以下步骤：

3.1)在每次译码器迭代译码时，两个分量译码器之间互相交互软信息；

3.2)在译码器迭代译码结束后，将最后一次译码迭代第二个分量译码器给第一个分量译码器的软信息保留；

3.3)在下一次检测器同译码器之间的迭代中，在译码器开始检测时，第一个分量译码器用步骤3.2)中保留的软信息做初始化；

3.4)最后一次检测器同译码器的之间的迭代结束时，译码器将判决输出。

当编码采用低密度奇偶校验码LDPC，其步骤如下：

4.1)在每次译码器迭代译码时，在水平译码步骤和垂直译码步骤之间交互软信息，

4.2)在译码器迭代译码结束后，将最后一次迭代译码的垂直译码步骤得到的软信息保留；

4.3)在下一次检测器同译码器之间的迭代中，在译码器开始检测时，水平译码步骤用到步骤4.3)中保留的软信息做初始化；

4.4)最后一次检测器同译码器之间的迭代结束时，译码器将判决输出。

现以BCJR算法译码的Turbo码和可信度传播译码的LDPC算法为本发明的两个实施例。

1、Turbo码

Turbo码通常意义上指的是并行级联卷积码，在译码时采用BCJR算法对每个分量译码器进行软输入软输出译码，两个分量译码器之间互相迭代地交互软信息，而译码器作为一个整体又同检测器之间互相的交互软信息。

图2描述了本发明的一个实施例，软信息保留的Turbo码译码方法。图中描述了一软信息保留的软输入软输出的Turbo译码。主要包含了两部分的输入和三部分输出。输入L_C，I ^i-1表示第i-1次检测译码迭代译码器保留的软信息；L_D ⁱ表示第i次检测译码迭代检测器或者解调器输出的似然比。输出L_C，P ⁱ表示第i次检测译码迭代译码器最后输出的信息位比特的后验信息，可以用来做符号判决；L_C，E ⁱ表示第i次检测译码迭代译码器最后输出的编码比特的外信息，反馈给检测器作为先验信息；L_C，I ⁱ为第i次检测译码迭代中迭代译码得到的译码器2给译码器1的先验信息，在第i+1次检测译码迭代中作为译码器1的先验信息。

2、LDPC码

LDPC码，也就是低密度奇偶校验码，是基于奇偶校验图的一种编码方式。通常用可信度传播(BP)算法来进行译码。设H为奇偶校验矩阵，则H的每一行均表示一种校验关系，每一列的1的个数表示该比特受校验约束的数目。迭代译码分为两个部分，分别称为水平译码步骤和垂直译码步骤，水平译码步骤根据每一行的约束关系和其它比特的软信息计算出当前比特的软信息，而垂直译码步骤根据其它约束关系得到的软信息更新其当前约束关系的软信息，如图3所示：

同Turbo译码器相似，LDPC译码器同样具有两个输入和三个输出，L_v，m，n ^i-1表示第i-1次检测译码迭代时最后一次垂直译码步骤得到的第n个比特的除第m个约束以外其它约束对产生的似然比。L_D ⁱ表示检测器输出的编码比特的似然比。输出L_C，P ⁱ表示第i次检测译码迭代信息比特的后验似然比，L_C，E ⁱ表示第i次检测译码迭代译码器编码比特的外信息，L_v，m，n ⁱ为第i次检测译码迭代垂直译码步骤所产生的软信息。

Claims (4)

1、一种软信息保留的迭代检测译码方法，其特征在于所述的用于编码的通信传输系统的迭代检测译码方法是软信息保留的迭代译码方法，即在每次检测译码中的迭代译码后保存了译码器内部交互的软信息，交互的软信息在下次检测译码迭代中给译码器做初始化。

2、根据权利要求1所述的软信息保留的迭代检测译码方法，其特征在于译码的输出包括三部分，第一部分是用来判决的输出，通常在最后一次译码中才输出；第二部分是每次检测译码迭代需要输出给检测的比特似然比，用来给检测提供先验信息；第三部分为每次检测译码的迭代译码中分量译码器之间交互的软信息或者不同校验约束之间的软信息。

3、根据权利要求2所述的软信息保留的迭代检测译码方法，其特征在于当编码采用并行级联卷积码，其译码方法包含以下步骤：

3.1)在每次译码器迭代译码时，两个分量译码器之间互相交互软信息；

3.2)在译码器迭代译码结束后，将最后一次译码迭代第二个分量译码器给第一个分量译码器的软信息保留；

3.3)在下一次检测器同译码器之间的迭代中，在译码器开始检测时，第一个分量译码器用步骤3.2)中保留的软信息做初始化；

3.4)最后一次检测器同译码器的之间的迭代结束时，译码器将判决输出。

4、根据权利要求2所述的软信息保留的迭代检测译码方法，其特征在于当编码采用低密度奇偶校验码LDPC，其步骤如下：

4.1)在每次译码器迭代译码时，在水平译码步骤和垂直译码步骤之间交互软信息，

4.2)在译码器迭代译码结束后，将最后一次迭代译码的垂直译码步骤得到的软信息保留；

4.3)在下一次检测器同译码器之间的迭代中，在译码器开始检测时，水平译码步骤用到步骤4.3)中保留的软信息做初始化；

4.4)最后一次检测器同译码器之间的迭代结束时，译码器将判决输出。

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