專利名稱：局部擦除極大后驗(yàn)譯碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種譯碼至少一個(gè)碼字的方法，所述至少一個(gè)碼字已經(jīng)由編碼器生成，其包括提供可由柵格圖中的分支轉(zhuǎn)移集合表示的碼的結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明提供一種相應(yīng)的譯碼器以及采用該譯碼器的通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)和基站。此外，提供一種包括基站和移動(dòng)臺(tái)的通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
移位寄存器編碼卷積碼及相關(guān)碼可以利用一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)或級(jí)聯(lián)的移位寄存器生成。為了簡(jiǎn)單起見，在下面部分中考慮二進(jìn)制移位寄存器。二進(jìn)制移位寄存器能夠取二進(jìn)制0或二進(jìn)制1的值。當(dāng)出現(xiàn)移位時(shí)，每個(gè)寄存器的內(nèi)容被送到下一寄存器，成為它的新內(nèi)容。通常，使用對(duì)編碼器的輸入作為第一寄存器的新內(nèi)容。
二進(jìn)制移位寄存器編碼器的輸出通常是通過在移位前幾個(gè)移位寄存器內(nèi)容的模2加法來獲得的。作為示例，圖1中示出了簡(jiǎn)單的二進(jìn)制移位寄存器編碼器，其中移位寄存器個(gè)數(shù)r＝2并且狀態(tài)數(shù)M＝4。每個(gè)移位寄存器用D表示并且每個(gè)模2加法單元用“+”表示。由一個(gè)輸入位獲得兩個(gè)輸出位第一輸出位與輸入位相同(上分支)，而第二輸出位是通過移位寄存器狀態(tài)與輸入位的模2加法獲得的(下分支)。
在圖2中示出了圖1的編碼器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。每個(gè)狀態(tài)用移位寄存器的值表示。每個(gè)轉(zhuǎn)移用有向邊表示。由輸入位0引起的轉(zhuǎn)移用虛邊表示，而由輸入位1引起的轉(zhuǎn)移用實(shí)邊表示。每個(gè)邊還標(biāo)有輸入位，后面跟著對(duì)應(yīng)的輸出位。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的另一種表示是柵格，它由圖3所示的柵格元素構(gòu)成。關(guān)于移位寄存器編碼(又稱為卷積編碼)的更多詳情可以在例如Lin et al.，“ErrorControl CodingFundamentals and Applications”，Prentice-Hall Inc.，chapter 10中找到。
移位寄存器一般用于卷積碼。最近，它們也在達(dá)到很低差錯(cuò)率的“turbo碼”中使用，這使得它們對(duì)于移動(dòng)通信很有吸引力。
移位寄存器碼的通用譯碼算法是例如維特比(Viterbi)算法和極大后驗(yàn)(maximum a-posteriori)算法。前者常常用于傳統(tǒng)的卷積碼，而后者由于它的軟后驗(yàn)概率輸出而非常廣泛用于turbo碼的譯碼。
極大后驗(yàn)算法在下面的段落中提供對(duì)極大后驗(yàn)算法的簡(jiǎn)要描述。為了簡(jiǎn)潔起見，比較詳細(xì)地考慮二進(jìn)制的情況。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，擴(kuò)展到非二進(jìn)制的情況應(yīng)當(dāng)是沒有問題的。一般而言，在非二進(jìn)制的情況中，事件概率可能通常不用對(duì)數(shù)似然比來表示。而是可能使用某個(gè)(可能是對(duì)數(shù))絕對(duì)概率測(cè)度。顯然，需要改變隨后給定的涉及對(duì)數(shù)似然比的所有等式，使得它們對(duì)于上述絕對(duì)概率測(cè)度成立。
二進(jìn)制情況的簡(jiǎn)化特性在于，由于只有兩種可能的事件，因此事件概率可以用對(duì)數(shù)似然比(LLR)來表示，LLR一般由LLR=lnp(x=1)p(x=0)=lnp(x=1)1-p(x=1)]]>等式1定義為x是兩種可能的事件之一的概率的自然對(duì)數(shù)比。
在本文檔中使用下面的符號(hào)


該算法具有兩個(gè)組成部分，通常稱為前向和反向遞歸。更具體地說，遞歸地更新兩個(gè)分布αk和βk。數(shù)值αk(Sk)表示給定接收序列y1…yk的情況下信息位k處于狀態(tài)sk中的概率測(cè)度。類似地，βk(Sk)表示給定接收序列yk…yk的情況下信息位k處于狀態(tài)Sk中的概率測(cè)度。
兩個(gè)遞歸都可以基于所謂的分支轉(zhuǎn)移概率γk，i(yk，m′，m″)來定義。這表示在給定接收的碼字yk的觀測(cè)值、假設(shè)引起轉(zhuǎn)移的信息位是dk＝i(見等式2的說明)的情況下，在狀態(tài)m′與m″之間轉(zhuǎn)移的概率。該分支轉(zhuǎn)移概率可以如下計(jì)算γk,i((yks,ykp),Sk-1,Sk)=q(dk=i|Sk-1,Sk)·p(yks|dk=i)·p(ykp|dk=i,Sk-1,Sk)·Pr{Sk|Sk-1}]]>等式2q(dk＝i|Sk-1，Sk)的值為1或0，這取決于位i是否與從狀態(tài)Sk-1到Sk的轉(zhuǎn)移相關(guān)聯(lián)。Pr{Sk|Sk-1}是信息位dk的先驗(yàn)概率。在turbo譯碼的環(huán)境中，該概率可以是從另一譯碼器獲得的外部信息。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地導(dǎo)出其他項(xiàng)。例如，如果沒有可用的先驗(yàn)信息，則可以將概率設(shè)置得相等。
如果假設(shè)只對(duì)q(dk＝i|Sk-1，Sk)＝1的那些轉(zhuǎn)移存在γ值，那么可以通過省略索引i來簡(jiǎn)化等式2。利用該假設(shè)，可以將等式重寫為
γk((yks,ykp),Sk-1,Sk)=p(yks|xks)·p(ykp|xks,Sk-1,Sk)·Pr{Sk|Sk-1}]]>等式3考慮對(duì)于編碼器輸入端的每個(gè)信息位dk、在編碼器輸出端存在兩個(gè)編碼位的xk=(xksxkp)]]>情況，還可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化等式3，得到1/2的碼率。此外，當(dāng)考慮二進(jìn)制的情況時(shí)，還可以利用對(duì)數(shù)表示法進(jìn)一步簡(jiǎn)化等式3Γk((yks,ykp),Sk-1,Sk)=lnγk((yks,ykp),Sk-1,Sk)]]>等式4在二進(jìn)制移位寄存器碼的情況下，狀態(tài)數(shù)M可以計(jì)算為M＝2r等式5初始化對(duì)于從狀態(tài)Sk-1開始、到狀態(tài)Sk結(jié)束的每個(gè)分支轉(zhuǎn)移，在BPSK(二進(jìn)制相移鍵控)AWGN(加性高斯白噪聲)情況下的分支轉(zhuǎn)移概率由下式給定Γk((yks,ykp),Sk-1,Sk)=12xks·(Li(xks)+Lcyks)+12Lcykpxkp]]>等式6其中k從1到K。
由于最后一項(xiàng)常常如下使用，利用Γke(ykp,Sk-1,Sk)=12L2ykpxkp]]>等式8可以將等式6重寫為Γk((yks,ykp),Sk-1,Sk)=12·xks·(Li(xks)+Lcyks)+Γke(kkp,Sk-1,Sk)]]>等式7Lc是可以從信噪比(SNR)導(dǎo)出的信道縮放因子，在這種情況下為L(zhǎng)c=2σ2]]>等式9其中σ2表示信道噪聲方差。
可以根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)初始化αk和βk的初始值。對(duì)于在狀態(tài)m＝0開始和結(jié)束的碼，初始值應(yīng)當(dāng)為 等式10以及 等式11前向遞歸對(duì)于每個(gè)狀態(tài)Sk(k從1到k)，βk可以計(jì)算為
βk(Sk)=lnΣSk+1=1Mexp(βk+1(Sk+1)+Γk+1(yk+1,Sk,Sk+1))ΣSk=1MΣSk+1=1Mexp(βk+1(Sk+1)+Γk+1(yk+1,Sk,Sk+1))]]>等式12反向遞歸對(duì)于每個(gè)狀態(tài)Sk(k從k-1到0)，βk可以計(jì)算為βk(Sk)=lnΣSk+1=1Mexp(βk+1(Sk+1)+Γk+1(yk+1,Sk+1,Sk+1))ΣSk=1MΣSk+1=1Mexp(βk+1(Sk+1)+Γk+1(yk+1,Sk,Sk+1))]]>等式13譯碼完整的譯碼處理可能包括應(yīng)用前向遞歸和反向遞歸。在這些遞歸之后，可以更新每個(gè)信息位的軟輸出判決(即，后驗(yàn)概率)Le(xks)=lnΣ(m',m'')∈S+exp(αk-1(m')+Γke(yk,m',m'')+βk(m''))Σ(m',m'')∈S-exp(αk-1(m')+Γke(yk,m',m'')+βk(m''))]]>等式14L(dk)=Lc·yks+Li(xks)+Le(xks)]]>等式15在上面的等式中，S+是對(duì)應(yīng)于由數(shù)據(jù)輸入dk＝1引起的所有狀態(tài)轉(zhuǎn)移m′→m″的有序?qū)?m′，m″)集合。類似地對(duì)dk＝0定義S-。
S+={(m',m'')|m'→dk=1m''}]]>等式16S-={(m',m'')|m'→dk=0m''}]]>等式17利用等式15，可以估計(jì)第k個(gè)發(fā)送的位的值d^k=1ifL(dk)≥00ifL(dk)<0]]>等式18應(yīng)當(dāng)注意，等式14中獲得的外部數(shù)值Le可以用作后面譯碼器的固有信息。同樣地，等式15中的數(shù)值Li可以作為固有信息從另一譯碼器的外部信息獲得。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在沒有來自另一譯碼器的信息可用的情況下，也可以將這兩個(gè)數(shù)值設(shè)為適當(dāng)值。關(guān)于對(duì)turbo碼的算法適用性、固有信息和外部信息的細(xì)節(jié)在Berrou et al.，“Near Shannon Limit Error-Correcting Codingand DecodingTurbo Codes(1)“，Proc.IEEE Int.Conf.On Communications，pp.1064-1070，May1993中給定。
Max-Log-MAP算法(最大對(duì)數(shù)MAP算法)為了簡(jiǎn)化涉及的計(jì)算，等式12和13可以近似和替換為
αk(Sk)=maxSk-1=1.M(αk-1(Sk-1)+Γk(yk,Sk-1,Sk))maxSk=1.M[maxSk-1=1.M(αk-1(Sk-1)+Γk(yk,Sk-1,Sk))]]]>等式19和βk(Sk)=maxSk+1=1.M(βk+1(Sk+1)+Γk+1(yk+1,Sk,Sk+1))maxSk=1.M[maxSk+1=1.M(βk+1(Sk+1)+Γk+1(yk+1,Sk,Sk+1))]]]>等式20同樣地，可以通過將等式14修改為L(zhǎng)e(xks)=max(m',m'')∈S+(αk-1(m')+Γke(yk,m',m''+βk(m''))]]>等式21-max(m',m'')∈S-(αk-1(m')+Γke(yk,m',m'')+βk(m''))]]>來得到判決變量。
然而，這些近似可能降低譯碼的性能。
從前向和反向遞歸的等式中可以看出，涉及從對(duì)應(yīng)于發(fā)送碼字的接收向量最終導(dǎo)出的許多值的信息。在有噪聲的信道環(huán)境中，幾個(gè)接收值攜帶錯(cuò)誤信息的機(jī)會(huì)較高，這意味著可能從這些值推斷出錯(cuò)誤信息并且在整個(gè)譯碼迭代中傳播。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是減少這種錯(cuò)誤信息的影響。
該目的由獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決。本發(fā)明的有利實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在前向和/或反向遞歸中不是像相應(yīng)現(xiàn)有技術(shù)等式所要求的那樣處理所有信息。相反根據(jù)本發(fā)明，排除一些項(xiàng)。排除哪個(gè)/哪些項(xiàng)的判決可以是根據(jù)其可靠性確定的。即，從相應(yīng)等式中忽略在確定前向和/或反向遞歸中被采用時(shí)、將會(huì)使譯碼性能下降的項(xiàng)。
在本發(fā)明的不同示例性實(shí)施例之一中，提供一種用于譯碼至少一個(gè)碼字的方法，其中所述至少一個(gè)碼字由編碼器生成，其包括提供可由柵格圖中的分支轉(zhuǎn)移集合表示的碼的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)該實(shí)施例，所述方法包括基于接收的碼字和編碼器結(jié)構(gòu)，初始化譯碼器中的分支轉(zhuǎn)移概率集合；根據(jù)用于編碼所述至少一個(gè)碼字的編碼器的初始狀態(tài)，初始化第一概率分布和第二概率分布；基于第一概率分布和分支轉(zhuǎn)移概率集合的初始值，使用遞歸算法重新計(jì)算第一概率分布的值；基于第二概率分布和分支轉(zhuǎn)移概率集合的初始值，使用遞歸算法重新計(jì)算第二概率分布的值；以及基于接收的碼字和根據(jù)分支轉(zhuǎn)移概率集合、第一和第二概率分布計(jì)算出的外部概率測(cè)度，重構(gòu)譯碼的碼字。
在重新計(jì)算第一或第二概率分布值的步驟之一或這兩個(gè)步驟中，第一概率分布或第二概率分布的初始值的子集分別與分支轉(zhuǎn)移概率集合的子集可以用于重新計(jì)算相應(yīng)概率分布。此外，子集中的值滿足預(yù)定的可靠性準(zhǔn)則。
在另一實(shí)施例中，編碼器可用移位寄存器結(jié)構(gòu)表示，該結(jié)構(gòu)包括前饋數(shù)學(xué)運(yùn)算和反饋數(shù)學(xué)運(yùn)算中的至少一個(gè)。
此外，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述碼適于采用極大后驗(yàn)算法來譯碼。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該方法還可以包括步驟使用固有概率測(cè)度來初始化分支轉(zhuǎn)移概率集合。
本發(fā)明的另一實(shí)施例包括步驟使用固有概率測(cè)度來重構(gòu)譯碼的碼字。
在該實(shí)施例的另一變型中，在第一譯碼步驟中，使用可由兩個(gè)單獨(dú)的譯碼器實(shí)例表示的譯碼器來譯碼所述至少一個(gè)碼字，以及該方法還包括步驟使用第一譯碼器的外部概率測(cè)度作為第二譯碼器實(shí)例中的固有概率測(cè)度。
在該實(shí)施例的另一變型中，該方法還包括步驟在第一譯碼器實(shí)例中執(zhí)行第二譯碼迭代，其中第一譯碼器實(shí)例使用第二譯碼器實(shí)例的外部概率測(cè)度作為固有概率測(cè)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可靠性準(zhǔn)則可以是基于對(duì)由此接收到所述至少一個(gè)碼字的無線信道的信道估計(jì)、第一和/或第二概率分布的元素的絕對(duì)值、執(zhí)行的譯碼步驟數(shù)和隨機(jī)過程中的至少一個(gè)。
在另一變型中，如果對(duì)于第一或第二概率分布的元素的信噪比和/或該元素的絕對(duì)值低于預(yù)定閾值，則該元素不能滿足可靠性準(zhǔn)則。
此外，本發(fā)明在另一實(shí)施例中提供一種用于譯碼至少一個(gè)碼字的方法，其中所述至少一個(gè)碼字由編碼器生成，其包括提供可由柵格圖中的分支轉(zhuǎn)移集合表示的碼的結(jié)構(gòu)。
該譯碼器可以包括用于執(zhí)行下述步驟的處理部件基于接收的碼字和編碼器結(jié)構(gòu)，初始化譯碼器中的分支轉(zhuǎn)移概率集合；根據(jù)用于編碼所述至少一個(gè)碼字的編碼器的初始狀態(tài)，初始化第一概率分布和第二概率分布；基于第一概率分布和分支轉(zhuǎn)移概率集合的初始值，使用遞歸算法重新計(jì)算第一概率分布的值；基于第二概率分布和分支轉(zhuǎn)移概率集合的初始值，使用遞歸算法重新計(jì)算第二概率分布的值；以及基于接收的碼字和根據(jù)分支轉(zhuǎn)移概率集合、第一和第二概率分布計(jì)算出的外部概率測(cè)度，重構(gòu)譯碼的碼字。
此外，該處理部件可以適于在重新計(jì)算第一或第二概率分布值的步驟之一或這兩個(gè)步驟中，分別使用第一概率分布或第二概率分布的初始值的子集與分支轉(zhuǎn)移概率集合的子集來重新計(jì)算各自概率分布，其中只使用滿足預(yù)定的可靠性準(zhǔn)則的值。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種包括適于執(zhí)行任一上述譯碼方法的部件的譯碼器。
此外，本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的移動(dòng)終端，其中該移動(dòng)終端可以包括接收部件，用于接收至少一個(gè)碼字；解調(diào)部件，用于解調(diào)接收的所述至少一個(gè)碼字；和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例之一的譯碼器。
在另一實(shí)施例中，該移動(dòng)終端還可以包括用于將數(shù)據(jù)以至少一個(gè)碼字編碼的編碼部件和用于發(fā)送所述至少一個(gè)碼字的發(fā)送部件，其中發(fā)送的至少一個(gè)碼字適于用根據(jù)上述譯碼方法譯碼。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的基站，其中該基站可以包括接收部件，用于接收至少一個(gè)碼字；解調(diào)部件，用于解調(diào)接收的所述至少一個(gè)碼字；和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例之一的譯碼器。
在另一實(shí)施例中，該基站還可以包括用于將數(shù)據(jù)以至少一個(gè)碼字編碼的編碼部件和用于發(fā)送所述至少一個(gè)碼字的發(fā)送部件，其中發(fā)送的至少一個(gè)碼字適于用根據(jù)上述譯碼方法譯碼。
此外，根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，提供一種移動(dòng)通信系統(tǒng)，包括至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例之一的基站和至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例之一的移動(dòng)終端。


下面，參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。圖中類似或?qū)?yīng)的細(xì)節(jié)用相同的附圖標(biāo)記來表示。
圖1示出用于系統(tǒng)編碼的移位寄存器編碼器布局的示例，圖2示出圖1所示的編碼器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，圖3示出圖1所示的編碼器的柵格圖段描述，圖4示出顯示前向遞歸的變量的柵格圖段，
圖5示出顯示反向遞歸的變量的柵格圖段，圖6示出顯示判決的變量的柵格圖段，圖7示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的譯碼處理的流程圖，圖8和圖9示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的、利用turbo原理的譯碼處理的流程圖，圖10示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，圖11示出包括圖10所示的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)終端，圖12示出包括圖10所示的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基站，以及圖13示出包括圖11所示的移動(dòng)終端和圖12所示的基站(節(jié)點(diǎn)B)的、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通信系統(tǒng)的架構(gòu)概圖。
具體實(shí)施例方式
在下面段落中，表達(dá)式“x∈A\B”表示“x是集合A除去集合B的元素”，相當(dāng)于“x是集合A的元素，但不是集合B的元素”。
如前面部分中所述，可以在極大后驗(yàn)算法的初始化、前向遞歸、反向遞歸以及判決步驟中求解數(shù)學(xué)等式(例如見等式6、12、13、14和15)。
通常，這些等式包含下面的項(xiàng)●用于初始化的等式包含涉及y值的項(xiàng)●用于前向遞歸的等式包含涉及Г和確定的α值的項(xiàng)●用于反向遞歸的等式包含涉及Г和確定的β值的項(xiàng)用于前向遞歸的等式12的分子可以解釋為從狀態(tài)Sk-1開始、在狀態(tài)Sk＝m結(jié)束的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的值的和。因此，可以定義下面的“前向集合”Tk,m={Sk-1|Sk-1→dk∈{0,1}Sk=m}]]>等式22Tk，m是可以通過信息位dk從狀態(tài)Sk-1可能轉(zhuǎn)移到Sk的狀態(tài)Sk-1的集合。
因此，αk(Sk=m)=logΣm'∈Tk,mexp(αk-1(m')+Γk(yk,m',m))Σm''=1MΣm'∈Tk,m''exp(αk-1(m')+Γk(yk,m',m''))]]>等式23類似地，用于反向遞歸的等式13的分子可以解釋為從狀態(tài)Sk+1開始、在狀態(tài)Sk＝m結(jié)束的狀態(tài)可能轉(zhuǎn)移的值的和。因此，可以定義下面的“反向集合”Uk,m={Sk+1|Sk=m→dk∈{0,1}Sk+1}]]>等式24Uk，m是可以通過信息位dk從狀態(tài)Sk轉(zhuǎn)移到Sk+1的狀態(tài)Sk+1的集合。
因此，βk(Sk=m)=Σm''∈Uk,mexp(βk+1(m'')+Γk+1(yk+1,m,m''))Σm'=1MΣm''∈Uk,m'exp(βk+1(m'')+Γk+1(yk+1,m',m''))]]>等式25根據(jù)本發(fā)明，可以額外為前向和/或反向遞歸定義排除集合Δk，m和ΩK，m。
排除集合Δk，m可以指示前向集合Tk，m中不滿足特定可靠性準(zhǔn)則、因而不能用在前向遞歸步驟中的那些元素。同樣地，排除集合Ωk，m可以指示反向集合Uk，m中不滿足特定可靠性準(zhǔn)則因而不能用在反向遞歸步驟中的那些元素。
采用排除集合Δk，m和Ωk，m，于是等式可以修改為如下新前向遞歸αk(Sk=m)=logΣm′∈Tk,m\Δk,mexp(αk-1(m′)+Γk(,m′,m))Σm″=1MΣm′∈Tk,m′\Δk,m′exp(αk-1(m′)+Γk(yk,m′,m″))]]>等式26或者簡(jiǎn)化為αk(Sk=m)=maxm′∈Tk,m\Δk,m(αk-1(m′)+Γk(yk,m′,m))maxm″=1..M[maxm′∈Tk,m′\Δk,m′(αk-1(m′)+Γk(yk,m′,m″))]]]>等式27新反向遞歸βk(Sk=m)=logΣm''∈Uk,m\Ωk,mexp(βk+1(m'')+Γk+1(yk+1,m,m''))Σm'=1MΣm''∈Uk,m'\Ωk,m'exp(βk+1(m'')+Γk+1(yk+1,m',m''))]]>等式28或者簡(jiǎn)化為βk(Sk=m)=maxm''∈Uk,m\Ωk,m(βk+1(m'')+Γk+1(yk,m,m''))maxm'=1.M[maxm''∈Ul,m\Ωk,m'(βk+1(m'')+Γk+1(yk+1,m',m''))]]]>等式29如果集合Δk，m和Ωk，m都為空集，則照搬現(xiàn)有技術(shù)的操作。如果排除集合Δk，m包含與前向集合Tk，m相同的元素，則不能從遞歸公式確定αk(Sk＝m)的值。
在這種情況下，設(shè)置相應(yīng)αk(Sk＝m)＝-∞可能是有用的。同樣地，當(dāng)排除集合Ωk，m包含與反向集合Uk，m相同的元素時(shí)，可以設(shè)置βk(Sk＝m)＝-∞。
在對(duì)于特定值k、對(duì)所有m＝1...M排除集合等于前向集合的情況下，可以將αk(m)設(shè)置為-1nM，這意味著所有狀態(tài)是等可能的。這同樣適用于反向集合。
通常，排除集合可能取決于例如對(duì)其求解等式的狀態(tài)索引m、對(duì)其求解等式的信息位索引k和/或譯碼過程的迭代次數(shù)(例如，在turbo譯碼的環(huán)境中)。
排除集合Δk，m和Ωk，m的定義如上所述，可以定義排除集合Δk，m和Ωk，m以便從等式(或譯碼處理)中排除假設(shè)是錯(cuò)誤、或者很可能是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。如果包括了這樣的數(shù)據(jù)，則產(chǎn)生的輸出也可能是錯(cuò)誤的。因此，本發(fā)明建議從等式中忽略這些值，以克服它們對(duì)譯碼輸出的負(fù)面影響。
如上所述，可以定義新的前向遞歸步驟(見等式26或27)和反向遞歸步驟(見等式28或29)的排除集合，使得從計(jì)算中排除不可靠的消息。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以彼此獨(dú)立地定義排除集合，即，排除集合Δk，m的元素可以不必是排除集合Ωk，m的元素。
類似地，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在譯碼迭代中可以獨(dú)立地設(shè)置排除集合Δk，m和Ωk，m。當(dāng)增加迭代次數(shù)時(shí)，對(duì)于相當(dāng)好的傳輸條件，傳送的消息的總體可靠性可能增加。這可以例如應(yīng)用于turbo碼的譯碼，其中在譯碼實(shí)體之間交換的外部信息的可靠性通常隨著譯碼迭代次數(shù)的增加而增加。
因此，當(dāng)增加迭代次數(shù)時(shí)，排除集合的元素個(gè)數(shù)可能減少，從而在譯碼的后面階段(就迭代而言)，排除集合可能為空集。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，排除集合可能例如取決于迄今處理的迭代次數(shù)以及譯碼迭代的最大次數(shù)兩者，后者可以是通信系統(tǒng)給定的參數(shù)。這可以允許排除集合中的元素根據(jù)迭代步驟的進(jìn)度而逐漸減少。
可以單獨(dú)或組合用于確定排除集合的可能準(zhǔn)則的示例性列表是信道估計(jì)(信噪比)、絕對(duì)LLR值、迭代次數(shù)(在turbo譯碼環(huán)境中)和/或隨機(jī)過程。
例如，信道估計(jì)準(zhǔn)則允許根據(jù)感測(cè)的接收數(shù)據(jù)質(zhì)量來定義排除集合。優(yōu)點(diǎn)可能在于，信道估計(jì)提供在譯碼器處已知的一種獨(dú)立側(cè)信息，來估計(jì)接收編碼信息的可靠性。然而，信道估計(jì)的粒度可能限于包括幾個(gè)位的段，因此該測(cè)度不能單獨(dú)應(yīng)用到定義排除集合的所有場(chǎng)合。
絕對(duì)LLR值準(zhǔn)則可以允許細(xì)粒度的可靠性估計(jì)。由于LRR值的定義，大絕對(duì)值表示高置信度。相反，小絕對(duì)值表示低置信度。因此，絕對(duì)LLR值的排序可以用于確定對(duì)于給定等式來說成為排除集合的一部分的最小值。例如，LLR值準(zhǔn)則可以單獨(dú)或者與其他準(zhǔn)則組合使用，來確定排除集合中的元素。
另一個(gè)可能的準(zhǔn)則可以是隨機(jī)過程準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則既可以單獨(dú)使用，也可以與其他準(zhǔn)則結(jié)合使用，來確定排除集合成員。例如，根據(jù)信道估計(jì)，可以假設(shè)10％的接收信息不可靠。于是，對(duì)于每條信息，可能有10％的機(jī)會(huì)成為排除集合的成員。
接著，將參照?qǐng)D7、8和9描述本發(fā)明的其他實(shí)施例。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的譯碼處理的流程圖。在步驟701中通過空中接口接收到碼字yk后，譯碼器可以在步驟702中生成排除集合Δk，m和Ωk，m。
為了生成排除集合，可以使用幾個(gè)不同的判決參數(shù)來判決應(yīng)當(dāng)在前向遞歸和/或反向遞歸步驟704、705中的計(jì)算中排除哪些元素。例如，接收部件可以向譯碼器提供關(guān)于碼字或其單獨(dú)的位的接收信道質(zhì)量的信息，或者甚至可以提供排除集合Δk，m和Ωk，m。
此外，可以在步驟703中，基于編碼器結(jié)構(gòu)的知識(shí)和接收的碼字yk，初始化分支轉(zhuǎn)移概率Г(yk，Sk-1，Sk)。此外，在步驟704中初始化概率分布αk和βk。例如，這可以是利用用于生成接收的碼字yk的編碼器結(jié)構(gòu)的知識(shí)完成的。
在適當(dāng)?shù)爻跏蓟俗g碼器后，可以在步驟705和706中執(zhí)行例如等式26到29中定義的前向遞歸和反向遞歸。在這些遞歸中，考慮排除集合Δk，m和Ωk，m，即，只有分布αk、βk和/或Г(yk，Sk-1，Sk)中的值的子集才能用于執(zhí)行遞歸步驟。
在重新計(jì)算了αk和βk的新值后，可以由譯碼器重構(gòu)碼字。該步驟可以例如包括外部LLRLe(xks)和用于判決譯碼的碼字 的單獨(dú)的位的估計(jì)準(zhǔn)則L(dk)的生成。
在另一實(shí)施例中，還可以再次使用外部LLRLe(xks)或估計(jì)準(zhǔn)則L(dk)，作為隨后碼字的下一譯碼過程的分支轉(zhuǎn)移概率Г(yk，Sk-1，Sk)的初始化的參數(shù)。然而，該可能容易使先前碼字的譯碼錯(cuò)誤差錯(cuò)傳播到下一碼字。
圖8和9示出根據(jù)本發(fā)明其他示例性實(shí)施例的、使用turbo原理的譯碼處理的流程圖。在這些示例中，在譯碼器中使用多個(gè)譯碼器實(shí)例(instance)。例如，該結(jié)構(gòu)可以與turbo編碼器/譯碼器一起應(yīng)用。
圖8和9中的左分支示出第一譯碼器實(shí)例的操作，而右分支示出第二譯碼器實(shí)例的操作。為了更好地區(qū)分兩個(gè)不同譯碼器實(shí)例的參數(shù)，在上標(biāo)或下標(biāo)中添加了1和2。
本質(zhì)上，這兩個(gè)譯碼器實(shí)例執(zhí)行的步驟與參照?qǐng)D7描述的各個(gè)步驟類似。因此在下面圖8和9的描述中，將集中在譯碼處理應(yīng)用的變化。
在圖8中，接收部件在步驟801中接收碼字yk并且可以將其提供給第一譯碼器實(shí)例。在例如使用接收部件的單獨(dú)的位的接收質(zhì)量指示符來生成或獲得排除集合Δk，m1和Ωk，m1后(見步驟702)，可以初始化分支轉(zhuǎn)移概率Г1(yk，Sk-11，Sk1)以及αk1和βk1的值(見步驟703和704)。接著，執(zhí)行前向遞歸步驟705和反向遞歸步驟706。
根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，在步驟802中，第一譯碼器實(shí)例可以生成外部LLR L1e(xks)(或者基于此的估計(jì)準(zhǔn)則L1(dk))，而不是重構(gòu)碼字 生成的外部LLR L1e(xks)(或者估計(jì)準(zhǔn)則L1(dk))可以被送到第二譯碼器實(shí)例供其譯碼處理使用，這將在下面說明。
在步驟803中，第二譯碼器實(shí)例從接收部件接收碼字yk。接著，它可以生成排除集合Δk，m2和Ωk，m2，或者被提供所述排除集合。或者，例如，當(dāng)使用如虛箭頭所示的第一譯碼器實(shí)例的結(jié)果時(shí)，將在步驟803中生成排除集合Δk，m2和Ωk，m2。應(yīng)當(dāng)注意，在步驟803中可選地考慮處理第一譯碼器實(shí)例的結(jié)果。
接著，第二譯碼器可以在步驟804中初始化分支轉(zhuǎn)移概率Г2(yk，Sk-12，Sk2)?？梢允褂猛獠縇LR L1e(xks)或估計(jì)準(zhǔn)則L1(dk)作為第二譯碼器實(shí)例的初始化中的固有LLR L21(xks)。此外，以類似于步驟703和704所述的方式初始化αk2和βk2的值。
在初始化Г2(yk，Sk-12，Sk2)、αk2和βk2后，以類似于參照?qǐng)D7的步驟705和706所述的方式，執(zhí)行前向遞歸步驟806和反向遞歸步驟807。
在重新計(jì)算了概率分布αk2和βk2之后，可以重構(gòu)碼字 根據(jù)圖8的示例性實(shí)施例，可以接著在步驟808中生成外部LLR L2e(xks)并且可以在步驟809中基于這些值重構(gòu)碼字 顯而易見，第二譯碼器實(shí)例可以以相對(duì)于第一譯碼器實(shí)例的延遲操作，從而可以在第二譯碼器實(shí)例的譯碼過程中使用第一譯碼器實(shí)例的結(jié)果。還應(yīng)當(dāng)注意，在替代實(shí)施例中，第一譯碼器實(shí)例可以重構(gòu)可與從第二譯碼器實(shí)例獲得的譯碼的碼字相比較的譯碼的碼字。在這種情況下，第二譯碼器可以或者可以不對(duì)于第一譯碼器實(shí)例延遲操作。該處理將在下面參照?qǐng)D9更嚴(yán)密地描述。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的、使用turbo原理的譯碼處理的流程圖。圖9的左和右分支中所示的兩個(gè)譯碼器實(shí)例中的譯碼處理幾乎相同。第一譯碼器實(shí)例中的第一譯碼迭代與參照?qǐng)D8說明的相似，即，第一譯碼迭代步驟901和902與圖7和9中的步驟702和703相似。
在前向遞歸和反向遞歸的初始化和計(jì)算(見步驟704、705、706)后，第一譯碼器實(shí)例生成外部LLR L1e(xks)，將其提供給第二譯碼器實(shí)例。此外，第一譯碼器實(shí)例構(gòu)建譯碼的碼字 并行或帶有延遲以允許在步驟804(以及可選地步驟803)中利用第一譯碼器實(shí)例的結(jié)果，第二譯碼器實(shí)例可以執(zhí)行(步驟803到807、809和904)與第一譯碼器實(shí)例類似的譯碼或者參照?qǐng)D8中的第二譯碼器實(shí)例所述的譯碼迭代。
在第一譯碼迭代結(jié)束時(shí)，第二譯碼器實(shí)例生成重構(gòu)碼字 在步驟905中比較兩個(gè)生成的碼字 和 如果發(fā)現(xiàn)相同，則譯碼處理在步驟906中結(jié)束。
然而，如果在步驟905中的判決是否定結(jié)果，則可以執(zhí)行進(jìn)一步的譯碼迭代。在這種情況下，第二譯碼器實(shí)例可以如虛箭頭所示向第一譯碼器實(shí)例提供其外部LLR L2e(xks)(步驟904)。與第二譯碼器實(shí)例類似，第一譯碼器實(shí)例在譯碼迭代中可以使用該外部信息作為固有信息，例如固有LLR L1i(xks)。即，第二譯碼器實(shí)例的信息可以用于在步驟902中獲得新初始化的分支轉(zhuǎn)移概率Г1(yk，Sk-11，Sk1)的集合并且可選地，用于在步驟901中確定新排除集合Δk，m1和Ωk，m1。
因此，譯碼器在獲得相同的重構(gòu)碼字 和 之前可以執(zhí)行幾次迭代，這將結(jié)束接收的碼字yk的譯碼過程。此外，在經(jīng)過預(yù)定迭代次數(shù)之后重構(gòu)碼字 和 不匹配的情況下，可以暫停譯碼處理并且可以將譯碼錯(cuò)誤通知給下一處理實(shí)例。
盡管用重構(gòu)碼字并比較碼字的兩個(gè)譯碼器實(shí)例描述了圖9的示例性譯碼過程，但應(yīng)當(dāng)注意，圖8所示的實(shí)施例中提出的過程可以與在重構(gòu)碼字之前執(zhí)行幾次譯碼迭代一起使用。
接著將更詳細(xì)地討論圖10。圖10示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。發(fā)射機(jī)1001包括編碼器1002和發(fā)送部件1003。發(fā)送部件可以包括調(diào)制器，用于調(diào)制由編碼器1002編碼的信號(hào)。如虛箭頭所示，編碼器1002能夠?qū)⑤斎霐?shù)據(jù)編碼成適于根據(jù)上述譯碼處理的各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行譯碼的碼字。調(diào)制數(shù)據(jù)可以由發(fā)送部件1003利用所示的天線發(fā)送。
接收編碼信號(hào)的接收機(jī)1004可以包括接收部件1006，后者可以包括用于解調(diào)接收信號(hào)的解調(diào)器。在提取yk值以及諸如傳輸質(zhì)量或?qū)τ诮邮詹考?006的接收的碼字yk中的每個(gè)位的可靠性準(zhǔn)則之類的參數(shù)后，可以將這些數(shù)據(jù)提供給譯碼器1005，后者將考慮上述用于初始化譯碼處理的數(shù)據(jù)。
譯碼器1005可以包括處理部件1007，用于根據(jù)上述方法譯碼接收數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生重構(gòu)碼字。
圖11和12分別示出根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的移動(dòng)終端(UE)1001和基站(節(jié)點(diǎn)B)1201。移動(dòng)終端1101和基站每一個(gè)可以包括如圖10所示的發(fā)射機(jī)1001和接收機(jī)1004，以執(zhí)行通信。
圖13示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通信系統(tǒng)的架構(gòu)概圖，包括圖11所示的移動(dòng)終端1101和圖12所示的基站(節(jié)點(diǎn)B)1201。
該概圖繪出了UMTS網(wǎng)絡(luò)1301，它包括核心網(wǎng)絡(luò)(CN)1303和UMTS地面無線接入網(wǎng)絡(luò)(UTRAN)1302。移動(dòng)終端1101可以通過到節(jié)點(diǎn)B1201的無線鏈路連接到UTRAN1302。UTRAN1302中的基站可以進(jìn)一步連接到無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)1304。CN1303可以包括(網(wǎng)關(guān))移動(dòng)交換中心(MSC)，用于將CN1303連接到公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)。歸屬位置寄存器(HLR)和拜訪位置寄存器(VLR)可以用于存儲(chǔ)用戶相關(guān)信息。此外，核心網(wǎng)絡(luò)還可以通過服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)，提供到基于因特網(wǎng)協(xié)議(基于IP)的網(wǎng)絡(luò)的連接。
盡管上面示例性參考了移動(dòng)通信系統(tǒng)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將注意到，本發(fā)明也可以應(yīng)用于無線(數(shù)據(jù))網(wǎng)絡(luò)(如IEEE802.11)、數(shù)字視頻廣播(如DVB)或者數(shù)字音頻廣播(如DAB或DRM)。
權(quán)利要求
1.一種在譯碼器中譯碼至少一個(gè)碼字的方法，其中所述至少一個(gè)碼字由編碼器生成，其包括提供可由柵格圖中的分支轉(zhuǎn)移集合表示的碼的結(jié)構(gòu)，該方法包括a)基于接收的碼字和編碼器結(jié)構(gòu)，初始化譯碼器中的分支轉(zhuǎn)移概率集合；b)根據(jù)用于編碼所述至少一個(gè)碼字的編碼器的初始狀態(tài)，初始化第一概率分布和第二概率分布；c)基于第一概率分布和分支轉(zhuǎn)移概率集合的初始值，使用遞歸算法重新計(jì)算第一概率分布的值；d)基于第二概率分布和分支轉(zhuǎn)移概率集合的初始值，使用遞歸算法重新計(jì)算第二概率分布的值；以及e)基于接收的碼字和根據(jù)分支轉(zhuǎn)移概率集合、第一和第二概率分布計(jì)算出的外部概率測(cè)度，重構(gòu)譯碼的碼字；其特征在于，在步驟c)和d)的任一個(gè)或者兩者中，第一概率分布或第二概率分布的初始值的子集分別與分支轉(zhuǎn)移概率集合的子集用于重新計(jì)算相應(yīng)概率分布并且其特征在于，子集中的值滿足預(yù)定的可靠性準(zhǔn)則。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，編碼器可用移位寄存器結(jié)構(gòu)表示，該結(jié)構(gòu)包括前饋數(shù)學(xué)運(yùn)算和反饋數(shù)學(xué)運(yùn)算中的至少一個(gè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碼適于采用極大后驗(yàn)算法來譯碼。
4.如權(quán)利要求1到3之一所述的方法，其特征在于，在步驟a)中還包括步驟使用固有概率測(cè)度來初始化分支轉(zhuǎn)移概率集合。
5.如權(quán)利要求1到4之一所述的方法，其特征在于，在步驟e)中還包括步驟使用固有概率測(cè)度來重構(gòu)譯碼的碼字。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，在第一譯碼步驟中，使用可由兩個(gè)單獨(dú)的譯碼器實(shí)例表示的譯碼器來譯碼所述至少一個(gè)碼字，以及還包括步驟使用第一譯碼器實(shí)例的外部概率測(cè)度作為第二譯碼器實(shí)例中的固有概率測(cè)度。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于還包括步驟在第一譯碼器實(shí)例中執(zhí)行包括步驟a)到e)的第二譯碼迭代并且其特征在于，第一譯碼器實(shí)例使用第二譯碼器實(shí)例的外部概率測(cè)度作為固有概率測(cè)度。
8.如權(quán)利要求1到7之一所述的方法，其特征在于，可靠性準(zhǔn)則是基于對(duì)由此接收到所述至少一個(gè)碼字的無線信道的信道估計(jì)、第一和/或第二概率分布的元素的絕對(duì)值、執(zhí)行的譯碼步驟數(shù)和隨機(jī)過程中的至少一個(gè)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，如果對(duì)于第一或第二概率分布的元素的信噪比和/或該元素的絕對(duì)值低于預(yù)定閾值，則該元素不滿足可靠性準(zhǔn)則。
10.一種用于譯碼至少一個(gè)碼字的方法，其中所述至少一個(gè)碼字由編碼器生成，其包括提供可由柵格圖中的分支轉(zhuǎn)移集合表示的碼的結(jié)構(gòu)，該譯碼器包括處理部件，其用于a)基于接收的碼字和編碼器結(jié)構(gòu)，初始化譯碼器中的分支轉(zhuǎn)移概率集合；b)根據(jù)用于編碼所述至少一個(gè)碼字的編碼器的初始狀態(tài)，初始化第一概率分布和第二概率分布；c)基于第一概率分布和分支轉(zhuǎn)移概率集合的初始值，使用遞歸算法重新計(jì)算第一概率分布的值；d)基于第二概率分布和分支轉(zhuǎn)移概率集合的初始值，使用遞歸算法重新計(jì)算第二概率分布的值；以及e)基于接收的碼字和根據(jù)分支轉(zhuǎn)移概率集合、第一和第二概率分布計(jì)算出的外部概率測(cè)度，重構(gòu)譯碼的碼字；其特征在于，該處理部件適于在步驟c)和d)的任一個(gè)或者兩者中，分別使用第一概率分布或第二概率分布的初始值的子集與分支轉(zhuǎn)移概率集合的子集來重新計(jì)算各自概率分布并且其特征在于，子集中的值滿足預(yù)定的可靠性準(zhǔn)則。
11.如權(quán)利要求10所述的譯碼器，其特征在于，包括適于執(zhí)行權(quán)利要求1到9之一所述的方法的部件。
12.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的移動(dòng)終端，包括接收部件，用于接收至少一個(gè)碼字，解調(diào)部件，用于解調(diào)所述至少一個(gè)接收的碼字，和如權(quán)利要求10或11所述的譯碼器。
13.如權(quán)利要求12所述的移動(dòng)終端，其特征在于，還包括用于將數(shù)據(jù)以至少一個(gè)碼字編碼的編碼部件和用于發(fā)送所述至少一個(gè)碼字的發(fā)送部件，以及其特征在于，發(fā)送的至少一個(gè)碼字適于用如權(quán)利要求1到9之一所述的方法譯碼。
14.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中的基站，包括接收部件，用于接收至少一個(gè)碼字，解調(diào)部件，用于解調(diào)至少一個(gè)接收的所述碼字，和如權(quán)利要求10或11所述的譯碼器。
15.如權(quán)利要求14所述的基站，其特征在于，還包括用于將數(shù)據(jù)以至少一個(gè)碼字編碼的編碼部件和用于發(fā)送所述至少一個(gè)碼字的發(fā)送部件，以及其特征在于，發(fā)送的至少一個(gè)碼字適于用如權(quán)利要求1到9之一所述的方法譯碼。
16.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)，包括至少一個(gè)如權(quán)利要求14或15所述的基站和至少一個(gè)如權(quán)利要求12或13所述的移動(dòng)終端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種譯碼至少一個(gè)碼字的方法，其中所述至少一個(gè)碼字由編碼器生成，其包括提供可由柵格圖中的分支轉(zhuǎn)移集合表示的碼的結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明提供相應(yīng)譯碼器以及采用該譯碼器的通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)和基站。此外，提供包括該基站和移動(dòng)臺(tái)的通信系統(tǒng)。為了減少譯碼處理中錯(cuò)誤信息的影響，本發(fā)明建議在極大后驗(yàn)(MAP)算法或最大對(duì)數(shù)MAP算法的前向和反向遞歸中，僅使用可靠信息的集合。
文檔編號(hào)H03M13/29GK1938955SQ200480042499
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者亞歷山大·戈利奇克埃德勒馮艾爾布沃特, 克羅斯琴·溫格特 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社