專利名稱：疊代微分檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明給出一種檢測(cè)微分編碼信號(hào)的方法和裝置，更具體說，是給出檢測(cè)某一范疇的微分編碼信號(hào)，如M-DPSK信號(hào)的方法。
數(shù)字通信系統(tǒng)在各種類型通信信道，如空中、同軸電纜、電話線、光纖、或任何熟知的能傳播通信信號(hào)的媒質(zhì)上，傳送數(shù)字信息(即位或位組)。數(shù)字信息用熟知的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)發(fā)射和接收。
圖1畫出一種典型的數(shù)字通信系統(tǒng)模型，它包括一個(gè)發(fā)射機(jī)，通過一通信信道連接到一個(gè)接收機(jī)。發(fā)射機(jī)包括與數(shù)字復(fù)用器104耦合的卷積編碼器102，數(shù)字復(fù)用器104又與調(diào)制器106耦合。輸入信號(hào)b，通常是按任何熟知格式排列的位串或位組。這些數(shù)字位代表發(fā)自任何熟知通信設(shè)備的任何類型信號(hào)(數(shù)字的或模擬的)。例如，輸入信號(hào)能夠代表數(shù)字化的聲音、數(shù)字化的視頻信號(hào)、或來自個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)。雖然沒有畫出，但應(yīng)當(dāng)了解，發(fā)射機(jī)也包含把模擬信號(hào)變換為位的電路(如從模擬到數(shù)字的變換器；A/D變換器)。此外，發(fā)射機(jī)包括使用熟知的無線電或其他傳輸電路，把調(diào)制器106輸出的數(shù)字調(diào)制信號(hào)發(fā)送出去。
調(diào)制器106的設(shè)計(jì)，是為了用熟知的如微分相移鍵控(DPSK)等頻譜有效調(diào)制技術(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。一般地說，調(diào)制器106是個(gè)M-DPSK調(diào)制器，其中M代表能由數(shù)字調(diào)制器一次發(fā)送的、不同的位組合的總數(shù)。例如M＝8時(shí)，每種位組合包含N位，這里N＝log2M。因此，M＝8時(shí)，N＝3。然后，調(diào)制器106的輸出(即符號(hào)xi)，通過由前述無線電傳輸電路組成的信道108發(fā)送。進(jìn)入調(diào)制器106的位，是數(shù)字復(fù)用器104的輸出，而后者的輸入信號(hào)是ci。信號(hào)ci是位流，其中每一個(gè)常常被稱為一碼語，出現(xiàn)在卷積編碼器102的輸出上。
卷積編碼器102是熟知的位處理裝置與/或位操作元件，從本質(zhì)上說，它把位加到進(jìn)入的位流bi上，在進(jìn)入的位流中引入冗余度，以便在接收機(jī)進(jìn)行糾錯(cuò)。經(jīng)卷積編碼的位，用被數(shù)字復(fù)用器104交織后的位流ci表示。數(shù)字復(fù)用器104也是熟知的位處理裝置與/或位操作元件，它改變以ci表示的位的時(shí)間排序，從而在位流中引入時(shí)間分集，不把位加進(jìn)位流中。雖然卷積編碼器102、數(shù)字復(fù)用器104、和調(diào)制器106被描述并畫成分離的裝置，但也可以是一個(gè)信號(hào)處理系統(tǒng)與/或以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的不同部分。
通信系統(tǒng)模型中的接收機(jī)，包括一個(gè)以后稱為軟輸出檢測(cè)器(SOD)110的裝置。接收機(jī)還包括去交織器112和另一個(gè)以后稱為軟輸入解碼器(SID)114的裝置。SOD耦合至去較織器112，后者又耦合至SID114。容易理解，接收機(jī)通常包括多個(gè)接收裝置，其中每一個(gè)被安排接收一個(gè)獨(dú)立的信號(hào)。例如，圖1所示接收機(jī)包括Na個(gè)接收裝置(未畫出)，這里，Na是等于或大于1的整數(shù)。在接收裝置是天線陣列時(shí)，圖1的通信系統(tǒng)模型，例如可以是一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)(即無線通信系統(tǒng))。在移動(dòng)(無線)通信系統(tǒng)(及其他通信系統(tǒng))中，每一天線接收某個(gè)頻帶的信號(hào)。接收的信號(hào)被下變頻(即把信號(hào)頻率變換到較低頻率)并加到一個(gè)匹配濾波器上。濾波信號(hào)被以大于或等于1/T的速率抽樣，這里T表示一個(gè)信令間隔(即傳送一個(gè)特定信號(hào)的時(shí)間大小)的時(shí)間周期。各個(gè)抽樣(即被抽樣的接收信號(hào)yi)被饋送至SOD110。此外，熟知的接收機(jī)電路(如放大器、濾波器)，圖上沒有畫出，也用來接收多個(gè)在信道108上傳輸?shù)牟煌盘?hào)。為簡(jiǎn)單和圖示容易，Na個(gè)天線和相關(guān)的接收機(jī)電路都沒有畫出。顯而易見，接收機(jī)可以用任何熟知的、能接收多個(gè)獨(dú)立信號(hào)的接收裝置(天線除外)實(shí)現(xiàn)。但是，只為圖示容易，這些接收裝置此后單指天線。SOD110是從抽樣yi產(chǎn)生可靠性信息(Ω′i)的裝置。
SOD110產(chǎn)生的可靠性信息(或軟輸出)，代表接收的信號(hào)是調(diào)制器106定義的位組集合中某一特定位組的概率，或代表每一傳送的符號(hào)內(nèi)，每個(gè)單獨(dú)位的概率。要著重指出，可靠性信息并不代表實(shí)際傳送的信號(hào)，但它給出被傳送的最可能信號(hào)的指示。SOD110的輸出(即Ω′i)被送至去交織器112。去交織器112執(zhí)行數(shù)字復(fù)用器104相反的操作，使信號(hào)Ω′i按它們本來的時(shí)間排序重新排列。去交織器112的輸出(Ωi)被加到軟輸入解碼器(SID)114。SID114執(zhí)行解碼操作，把去交織器112的輸出解碼，變成以b′i表示的位流。假定發(fā)射機(jī)有一個(gè)卷積解碼器，一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的解碼操作的例子是軟輸入Viterbi解碼器，它能施行熟知的Viterbi解碼算法；見G.D.Forney，＂The ViterbiAlgorithm，＂Proc.IEEE，March 1973，pp.268-278。
抽樣yi代表經(jīng)信道108傳播之后被傳送的符號(hào)xi。信道108有改變被傳送符號(hào)的熟知的特性(如幅度響應(yīng)，相位響應(yīng)，脈沖響應(yīng))。在通信理論中熟知，信道是一個(gè)畸變?cè)矗?，相乘畸?如相位抖動(dòng)、振幅惡化、頻率平移)直接影響到被傳送的符號(hào)；這類畸變通常在數(shù)學(xué)上用統(tǒng)計(jì)和概率模型來表示。此外，在接收機(jī)上，還要加上噪聲分量。噪聲分量通常是由接收機(jī)電路和其他電路加進(jìn)去的。噪聲的一個(gè)例子是加性高斯白噪聲(AWGN)。信道特性和噪聲，代表信道對(duì)被傳輸?shù)姆?hào)序列xi的作用。噪聲信號(hào)以n表示。來自信道的相乘畸變以h表示。因而，信道對(duì)傳輸符號(hào)(xi)的總作用，由特性h和噪聲n表示。特性h和噪聲n合起來考慮時(shí)，完整地描述了信道對(duì)被傳送符號(hào)的作用。接收的抽樣(yi)被用來導(dǎo)出可靠性信息。信道狀態(tài)信息(CSI)是信道特性(h)(即相乘畸變)對(duì)被傳輸符號(hào)的總作用。CSI等價(jià)于信道的脈沖響應(yīng)(即在電氣工程中熟知的用來充分描述一個(gè)電路的函數(shù))。
可靠性信息能用熟知的最大A后驗(yàn)概率(MAP)判據(jù)來導(dǎo)出。MAP判據(jù)常常以某種算法形式實(shí)現(xiàn)。MAP算法選取經(jīng)過特性以h表示的信道傳播的，已知抽樣序列yi的一個(gè)碼語；就是說，該算法選取概率最大化的碼語，此概率指已知輸入接收機(jī)的序列是yi而被傳送的序列是ci的概率。關(guān)于卷積碼的MAP解碼，在例如L.R.Bahl，J.Cocke，F(xiàn).Jelinek，J.Raviv，“Optimal decoding of linear codes for minimizingsymbol error rate，”IEEE Trans.Info.Theory，March 1974.中有敘述。要最大化的概率是條件概率，寫為(1)---P(c-|y=,h=)]]>
方程(1)和在本申請(qǐng)中出現(xiàn)的所有其他方程，都遵從如下約定雙下畫線的變量代表矩陣，單下畫線的變量代表矢量。在信號(hào)序列經(jīng)過特性為h和噪聲為n的信道傳播后，被接收機(jī)接收，此信號(hào)序列常常寫為(2)---y==hx=+n=]]>因此，對(duì)有Na個(gè)天線與信道108耦合的接收機(jī)，其中每一天線在時(shí)間上按速率1/T，在Nk個(gè)(Nk是等于或大于1的整數(shù))不同點(diǎn)抽樣，那么方程(2)可以寫成如下形式
信道108的特性h可以被測(cè)量，然后以方程(3)所示矩陣形式存儲(chǔ)起來。符號(hào)(xi)以對(duì)角矩陣
表示，其中每個(gè)對(duì)角元是由調(diào)制器106產(chǎn)生的一個(gè)特定符號(hào)。對(duì)角矩陣
，矩陣
和矩陣
的各個(gè)元都是復(fù)數(shù)。
和
的復(fù)共軛用星號(hào)標(biāo)記，即
實(shí)際上，調(diào)制器106把位di映射成符號(hào)。所用的特定映射(如Gray映射)產(chǎn)生有限數(shù)目的不同符號(hào)。能夠由調(diào)制器106產(chǎn)生的所有不同符號(hào)，都存儲(chǔ)在對(duì)角矩陣
中。如方程(3)所示，被傳送的符號(hào)xi被
乘，然后加上噪聲。方程(3)表示，在一個(gè)通信系統(tǒng)中(如移動(dòng)或無線通信系統(tǒng))，一個(gè)被傳送的符號(hào)序列，經(jīng)過特性由矩陣
表示的無線電信道，并被有Na個(gè)元素的天線陣列俘獲。在無線電移動(dòng)通信系統(tǒng)中(即無線通信系統(tǒng))，畸變由通常被稱為衰落的快速變化的振幅和相位顯示出來。
許多通信系統(tǒng)，比如時(shí)分多址聯(lián)接(TDMA)無線通信系統(tǒng)，使用微分調(diào)制方案在信道108上傳送符號(hào)xi。微分調(diào)制方案的一個(gè)例子是前述的M-DPSK技術(shù)。
M-DPSK調(diào)制再參考圖1，當(dāng)調(diào)制器106是一個(gè)微分調(diào)制器時(shí)，它完成的處理過程，是把輸入的位空間dk，i變換為輸出的復(fù)符號(hào)空間xi；在數(shù)學(xué)上表示為
與此相反，當(dāng)輸入電刷(60)與兩個(gè)換向片同時(shí)接上時(shí)，因輸出電刷(60)只與一個(gè)換向片接觸，電流通過兩個(gè)換向片和兩個(gè)線圈，經(jīng)中性接點(diǎn)(C)再通過一個(gè)線圈和換向片，由輸出電刷(60)輸出。
也就是說，在大部份情況下，如圖所示，電流通過一個(gè)線圈和換向片，經(jīng)中性接點(diǎn)(C)再通過另一個(gè)線圈和換向片，使線圈單元(90)處于通電狀態(tài)。而當(dāng)兩只電刷(60)中的任何一只與兩個(gè)換向片同時(shí)接上時(shí)，電流通過兩個(gè)換向片輸入或輸出，使線圈單元(90)處于通電狀態(tài)，從而使線圈單元(90)持續(xù)維持通電狀態(tài)，線圈單元(90)和磁鐵(50)相互作用產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，使上部印刷電路板(70)旋轉(zhuǎn)。
圖13簡(jiǎn)略顯示，在二磁極磁鐵(50)的結(jié)構(gòu)中，接于換向器(80)的電刷(60)的間隔角度大于π而小于π3/2的電角度(機(jī)械角度大于180°而小于270°)的電路。附表2隨著上部印刷電路板(70)的旋轉(zhuǎn)，電刷(60)和換向器(80)的換向片的接觸關(guān)系
附表2
<p>許多通信系統(tǒng)使用M-DPSK調(diào)制方案，其接收機(jī)結(jié)構(gòu)與圖1所畫的類似。接收機(jī)包括與去交織器112耦合的SOD110，去交織器112又耦合至軟輸入解碼器114。軟輸出，即SOD110的輸出，由去交織器112去交織，去交織器112的輸出由SID114解碼。SID114的輸出信號(hào)(b＇i)，假定與加于卷積編碼器102的信息位相同。因?yàn)樾诺?08存在畸變(在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)電路中也存在)，由SID114解碼得到的位不會(huì)與信息的位b精確一致，就是說，被解碼的位流通常都含有差錯(cuò)。一種接收機(jī)(比如圖1所畫那種)利用某種算法，企圖使出現(xiàn)的差錯(cuò)最小化。差錯(cuò)出現(xiàn)的程度通常用誤碼率表示；誤碼率(即位差錯(cuò)率或BER)是錯(cuò)誤位的數(shù)目與位的總數(shù)之比。一個(gè)位數(shù)據(jù)塊定義為幀，幀包含確定數(shù)目的位；錯(cuò)誤的幀數(shù)(即幀中至少有一個(gè)錯(cuò)誤位)與傳輸?shù)目値瑪?shù)之比，是幀誤差率或FER。在許多數(shù)字通信系統(tǒng)—特別是用M-DPSK調(diào)制的無線通信系統(tǒng)(如TDMA IS-136系統(tǒng))中—數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾什粩嗵岣?，又要求相?duì)更低的差錯(cuò)率。通常M-DPSK信號(hào)用微分檢測(cè)解調(diào)，見J.Proakis，Digital Communications，3rdedition，McGraw Hill，1995。微分檢測(cè)是用接收的前一抽樣的復(fù)共軛乘時(shí)刻k接收的抽樣(即yk*y*k-1＝zk)。對(duì)被傳送符號(hào)的最后判定，是取與zk最近的星座點(diǎn)。使用微分檢測(cè)對(duì)微分調(diào)制信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和解碼，很快就變得不適用于許多要求差錯(cuò)率相對(duì)更低的通信系統(tǒng)。因此需要一種方法和裝置，它能使接收機(jī)對(duì)微分調(diào)制的符號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和解碼，而其差錯(cuò)率要相對(duì)低于用微分檢測(cè)的接收機(jī)。
本發(fā)明為接收機(jī)給出一種裝置和方法，它以相對(duì)更低的差錯(cuò)率，對(duì)微分調(diào)制符號(hào)進(jìn)行疊代檢測(cè)和解碼。本發(fā)明的方法和裝置，要計(jì)算外在的和先驗(yàn)的信息，并用這種信息對(duì)符號(hào)運(yùn)載的信息進(jìn)行更準(zhǔn)確的檢測(cè)和解碼。首先，接收代表至少一個(gè)符號(hào)的一個(gè)抽樣數(shù)據(jù)塊。然后從接收的至少一個(gè)抽樣數(shù)據(jù)塊和任何可用的先驗(yàn)信息，計(jì)算可靠性信息(或軟輸出)。從計(jì)算的可靠性信息獲得外在信息和更新的先驗(yàn)信息，接著，再用這一先驗(yàn)信息和外在信息疊代計(jì)算可靠性信息。疊代計(jì)算得到的可靠性信息，最終用來對(duì)該至少一個(gè)抽樣數(shù)據(jù)塊運(yùn)載的信息解碼。
圖1是一個(gè)通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)化方塊圖，圖中通信系統(tǒng)的接收機(jī)有軟輸出檢測(cè)器；圖2是4-DPSK調(diào)制的格式結(jié)構(gòu)圖；圖3是一個(gè)通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)化方塊圖，圖中通信系統(tǒng)用了本發(fā)明的疊代接收機(jī)；圖4是本發(fā)明的疊代接收機(jī)或疊代微分檢測(cè)器的更詳細(xì)圖解；圖5是流程圖，表明本發(fā)明方法的步驟。
本發(fā)明給出疊代接收機(jī)的一種方法和裝置，它用從微分調(diào)制器如M-DPSK調(diào)制器接收的符號(hào)，疊代計(jì)算可靠性信息，而這一疊代計(jì)算以先驗(yàn)的和外在的信息為基礎(chǔ)。微分調(diào)制器是一種裝置，它的輸出信號(hào)是基于當(dāng)前被調(diào)制的信號(hào)和前一被調(diào)制信號(hào)之差。先驗(yàn)和外在信息都是本發(fā)明的方法和裝置所用的概率值(或L-值)。一個(gè)先驗(yàn)概率值是一個(gè)任意規(guī)定的值，或推測(cè)的值，它作為一個(gè)已建立的值而被接受，簡(jiǎn)而言之，它是一個(gè)給定的值。外在信息是各個(gè)后驗(yàn)概率值。各個(gè)后驗(yàn)概率值是根據(jù)已知的或給定的各個(gè)概率值(如各個(gè)先驗(yàn)概率)，以及各個(gè)被計(jì)算過的概率值。本發(fā)明的疊代接收機(jī)是作為一個(gè)軟輸入軟輸出(SISO)裝置而配置的；就是說，它產(chǎn)生軟輸出并能接收軟輸入(即各種概率值)。軟輸入和軟輸出也稱為L(zhǎng)-值。
本發(fā)明疊代接收機(jī)的結(jié)構(gòu)和方法，使之能以相對(duì)其他接收機(jī)更低的差錯(cuò)率，對(duì)信息進(jìn)行檢測(cè)和解碼。本發(fā)明的接收機(jī)，其方法和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，所依據(jù)的前提是，接收的微分調(diào)制信號(hào)是按Markov鏈來處理的。一個(gè)Markov鏈?zhǔn)且粋€(gè)隨機(jī)過程(一個(gè)隨機(jī)變數(shù)的集合)，其中，給定一個(gè)變數(shù)前一狀態(tài)某個(gè)確定值(即該變數(shù)的狀態(tài))時(shí)，該隨機(jī)變數(shù)的條件概率完全依賴于該前一狀態(tài)，而不依賴于更早的狀態(tài)，這樣一種隨機(jī)過程也叫Markov過程。一個(gè)Markov微分調(diào)制器產(chǎn)生的符號(hào)序列，能夠以Markov過程為模型。因此，M-DPSK調(diào)制器產(chǎn)生一個(gè)M個(gè)狀態(tài)的時(shí)間離散的Markov過程。在時(shí)刻k的狀態(tài)在此記為Sk∈{0，……，M-1}。參考后面的方程(9)，M-DPSK Markov過程可以用躍遷概率表示為(7)---pk(xk|xk-1)=P(Sk=xk|Sk-1=xk-1)=P(ξk=xkxk-1|Sk-1=xk-1)]]>方程(16)用相位指數(shù)表示為(8)pk(k|k-1)＝P(δk＝k-k-1|Sk-1＝k-1)如果k≥k-1＝P(δk＝M+k-k-1|Sk-1＝k-1) 如果k＜k-1對(duì)一個(gè)M-DPSK Markov過程，調(diào)制器輸出與變數(shù)狀態(tài)一致。躍遷概率與信息位的先驗(yàn)概率有關(guān)，而信息位假定互相間是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。因此，躍遷概率能夠?qū)懗?9)---pk(xk|xk-1)=P(Sk=xk|Sk-1=xk-1)=P(dk,0,......,dk,N-1)=Πi=0N-1P]]>(dk，i)一個(gè)M-DPSK Markov調(diào)制器能夠用M個(gè)態(tài)的格式結(jié)構(gòu)圖表示(見圖2A，圖中M＝4)。每一支線，從態(tài)Sk-1到Sk，能夠或是用相位躍遷ξk標(biāo)記，或是用相位躍遷下標(biāo)δk或編碼位dk，i標(biāo)記。躍遷概率，即方程(7)或(8)，或先驗(yàn)概率的積，即方程(9)，與每一支線相聯(lián)系。
現(xiàn)在參考圖3，圖上畫出一種通信系統(tǒng)200的模型，其中利用本發(fā)明的疊代接收機(jī)300，接收符號(hào)xi的抽樣yi，符號(hào)xi是調(diào)制器206按符合Markov過程產(chǎn)生的，并經(jīng)過信道208傳播；因此，符號(hào)xi代表一個(gè)Markov鏈。通信系統(tǒng)200有一個(gè)發(fā)射機(jī)部分，由卷積編碼器202、數(shù)字復(fù)用器204、和調(diào)制器206組成。容易看出，畫出一個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收機(jī)只是為了便于說明；通信系統(tǒng)200，按其最普遍的形式，包括多個(gè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，并能夠使用Markov微分調(diào)制器而不是M-DPSK調(diào)制器。
現(xiàn)在參考圖4，圖上畫出本發(fā)明的方法和裝置更為詳細(xì)的圖示。疊代接收機(jī)300包括一個(gè)MAP微分檢測(cè)器(MAP-DD)310，它經(jīng)過一個(gè)數(shù)字復(fù)用器314和一個(gè)去交織器312，耦合至一個(gè)MAP解碼器316(MAP-DEC)。去交織器312和數(shù)字復(fù)用器314的每一個(gè)都有一個(gè)輸入和一個(gè)輸出。MAP-DD 310和MAP-DEC 316規(guī)定用作后驗(yàn)概率計(jì)算器；就是說，它們按給定的軟輸入序列而計(jì)算軟輸出。與軟輸出一樣，軟輸入也是些概率值。軟輸出La(di)和La(ci)分別是數(shù)字復(fù)用器314和去交織器312的輸出，這些軟輸出由下式定義(10)La(di)＝Int{Le(ci)}這里Int表示交織操作。
(11)La(ci)＝Deint{Le(di)}這里Deint表示去交織操作。
La(di)和La(ci)，是根據(jù)接收機(jī)前一次疊代的軟數(shù)值和外在信息而獲得的。MAP-DD 310應(yīng)用熟知的MAP算法，計(jì)算軟輸出L
MAP-DD 310的任務(wù)是，在給定觀測(cè)序列
和利用M-DPSK內(nèi)在存儲(chǔ)的信道狀態(tài)信息
以及對(duì)被編碼的位如圖3的La(di)的先驗(yàn)信息的情況下，估算Markov微分調(diào)制器的被編碼的位的后驗(yàn)概率。具體說，MAP-DD 310對(duì)給定的信道觀測(cè)序列，確定一個(gè)對(duì)數(shù)似然函數(shù)(12)---L(dk,i)=lnP(dk,i=+1|y=,h=)P(dk,i=-1|y=,h=)=lnΣ(Sk,Sk-1)∈Di(+1)p(Sk,Sk-1,y=,h=)Σ(Sk,Sk-1)∈Di(-1)p(Sk,Sk-1,y=,h=)]]>這里(Sk，Sk-1)∈Di(b)是以dk，i＝b為標(biāo)記的所有可能躍遷的集合。該集合Di(b)是由調(diào)制器采用的特定映射構(gòu)作出來的。
類似地，MAP-DEC 316也用此熟知的逐個(gè)符號(hào)的MAP算法，它的一個(gè)例子見C.Berrou，A.Glavieux，P.Thitimajshima，＂NewShannon Limit error Correcting coding and decoding turbo codes＂ICC1993，pp.1064-1070。本發(fā)明的疊代接收機(jī)，其方法和裝置，使用軟輸出與先驗(yàn)信息的代數(shù)組合，推導(dǎo)出外在信息，又利用這一外在信息作為反饋系統(tǒng)的一部分，以比通常的接收機(jī)(如微分檢測(cè)器)相對(duì)更低的差錯(cuò)率，對(duì)接收的抽樣(yi)進(jìn)行檢測(cè)和解碼。代數(shù)組合是用裝置322和324完成的，這些裝置可以是硬件、固體組件、軟件、或它們的任何組合構(gòu)成的任何加法或組合裝置。外在信息Le(di)和Le(ci)定義如下(13)---Le(di)=L(di|y=,h=)-La(di)]]>(14)Le(ci)＝L(ci)-La(ci)因此，第一外在信息(方程13)是MAP-DD 310與數(shù)字復(fù)用器314的軟輸出的代數(shù)組合，而第二外在信息是MAP-DEC 316和去交織器312軟輸出的代數(shù)組合。Ls(bi)表示對(duì)于信息源的位bi的先驗(yàn)信息；這一信息能用來，比如，根據(jù)該信息源的位所代表的各種信號(hào)(如聲音、視頻、數(shù)據(jù))的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，估算信息源的位的值。
參考圖5，圖上畫出本發(fā)明方法的步驟。在步驟500，接收至少一個(gè)Nk個(gè)抽樣的數(shù)據(jù)塊，這里Nk是每方程(3)的抽樣數(shù)。在步驟502，MAP-DD 310把MAP算法施加于接收的至少一個(gè)抽樣數(shù)據(jù)塊和先驗(yàn)信息La(di)(如有的話)上，獲得屬于同一數(shù)據(jù)塊的被編碼的位的軟輸出(即可靠性信息)L(di|y)。應(yīng)當(dāng)指出，在第一次疊代中，不存在可供使用的先驗(yàn)信息，因此假定所有被編碼的位都是獨(dú)立的且均勻分布。否則，對(duì)每方程(10)都要向MAP-310提供La(di)。在步驟504，對(duì)每方程(13)計(jì)算外在信息Le(di)；即把L(di|y)與La(di)作代數(shù)組合。在步驟506，獲得La(ci)并饋送至數(shù)字復(fù)用器314和MAP-DEC 316。MAP-DEC 316對(duì)作為輸入的數(shù)據(jù)塊L(ci)以及信號(hào)源的位的先驗(yàn)信息(如果有的話)，進(jìn)行MAP算法運(yùn)算，獲得被編碼的位的軟輸出L(ci)，以及信息位的軟輸出L(bi)。把L(bi)加到判定電路(未畫出)，獲得信息位。信息位就是原先由卷積編碼器編碼的位。被解碼的位的誤碼率，或FER，用任何熟知的方式測(cè)量。在步驟508，對(duì)每方程(14)，把L(ci)與La(ci)作代數(shù)組合，獲得外在信息Le(ci)，把這一外在信息Le(ci)加到數(shù)字復(fù)用器314，由此向MAP-DD 310提供一個(gè)估算的先驗(yàn)信息。疊代執(zhí)行得越多，性能越佳(即BER或FER下降)。當(dāng)測(cè)得的BER或FER不再下降時(shí)，停止疊代；也可以用別的判據(jù)，決定何時(shí)停止疊代過程。
TDMA無線通信系統(tǒng)本發(fā)明的疊代接收機(jī)的方法和裝置，能在一個(gè)TDMA無線通信系統(tǒng)的設(shè)備環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。具體說，用一個(gè)與IS-136兼容的TDMA系統(tǒng)來演示這一特定的應(yīng)用。眾所周知，在IS-136的TDMA系統(tǒng)中，一幀的長(zhǎng)度是40毫秒(msec)，分成六(6)個(gè)相等的時(shí)隙。幀規(guī)定為一個(gè)時(shí)間周期，系統(tǒng)的用戶在此時(shí)間周期內(nèi)發(fā)送并接收信息。對(duì)某種特定的運(yùn)行模式，每一用戶每幀分配2時(shí)隙。例如，用戶1被分配時(shí)隙1和3。每一用戶在用戶指定的時(shí)隙間隔內(nèi)發(fā)送某確定數(shù)量的位。被發(fā)送的位在時(shí)間上是交織的；就是說，用戶在一幀的某一時(shí)隙內(nèi)發(fā)送的位的一部分，TDMA系統(tǒng)實(shí)際上是在下一幀的對(duì)應(yīng)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送的。在使用時(shí)間交織的TDMA系統(tǒng)中，應(yīng)用本發(fā)明的疊代接收機(jī)時(shí)，因?yàn)樾畔⒎答佭^程，也因?yàn)榭赡馨l(fā)生的多次疊代，會(huì)出現(xiàn)超長(zhǎng)的延時(shí)。
圖6-9給出本發(fā)明的方法在TDMA(IS-136)設(shè)備環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的四種可能的方案。在圖6-9的每一個(gè)中有四列，每一列表示在20msec內(nèi)執(zhí)行的不同步驟?，F(xiàn)在參看圖6，圖上給出了信息位b。下一步驟，對(duì)信息位編碼。然后，被編碼的信息位重新排序，即改變位的原先排序。重排序的編碼位在時(shí)間上交織；就是說，當(dāng)前20msec時(shí)間間隔的重排序信息位的一部分(cc′)，與前一20msec時(shí)間間隔的重排序信息位交織(未畫出)。而當(dāng)前20msec時(shí)間間隔的重排序信息位的剩余部分(cc＂)，則與下一20msec時(shí)間間隔的重排序信息位交織。交織的位被調(diào)制并發(fā)送。
下面，是按照本發(fā)明的方法和裝置運(yùn)行并構(gòu)作的疊代接收機(jī)，在IS-136 TDMA系統(tǒng)的設(shè)備環(huán)境中的運(yùn)行步驟。傳送的符號(hào)被一個(gè)MAP-DD裝置檢測(cè)。經(jīng)過MAP微分檢測(cè)后，獲得編碼位的L-值。然后，編碼位被去交織和重新排序，產(chǎn)生輸入L-值，送至MAP信道解碼器。在解碼器的輸出，經(jīng)重新排序和去交織之后，獲得要在另一個(gè)MAP微分檢測(cè)步驟中使用的輸入L-值(先驗(yàn)信息)。例如在圖6，MAP-DD在時(shí)隙0和時(shí)隙1完成運(yùn)算，收集編碼位在時(shí)隙0的L-值。圖7，在第一次疊代中，MAP-DD的操作是在時(shí)隙0和時(shí)隙1進(jìn)行的，以收集編碼位在時(shí)刻0的L-值，這些L-值被MAP-DEC在時(shí)隙0和時(shí)隙1用于疊代。在圖8，每一次疊代，MAP-DD和MAP-DEC在時(shí)隙0和時(shí)隙1都要運(yùn)算。在圖9，MAP-DD在時(shí)隙0、時(shí)隙1、和時(shí)隙2運(yùn)算。由此收集編碼位在時(shí)隙-1(未畫出)、時(shí)隙0、和時(shí)隙1的L-值。然后MAP-DEC在時(shí)隙0、時(shí)隙1、和時(shí)隙2運(yùn)算。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)微分調(diào)制符號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和解碼的方法，該方法包括的步驟為接收至少一個(gè)抽樣數(shù)據(jù)塊；其特征在于步驟為屬于該至少一個(gè)抽樣數(shù)據(jù)塊中的位，計(jì)算可靠性信息；為屬于該至少一個(gè)抽樣數(shù)據(jù)塊中的位，提供先驗(yàn)信息，并從屬于該至少一個(gè)抽樣數(shù)據(jù)塊中的位，計(jì)算出外在信息；和使用先驗(yàn)信息，再為屬于該至少一個(gè)抽樣數(shù)據(jù)塊中的位，再計(jì)算可靠性信息。
全文摘要
一種疊代接收機(jī),用于以Markov過程為模型的M－DPSK信號(hào)的檢測(cè)和解碼,它能以相對(duì)更低的誤碼率,對(duì)這類信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和解碼。
文檔編號(hào)H04L27/22GK1267986SQ0010364
公開日2000年9月27日 申請(qǐng)日期2000年2月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月1日
發(fā)明者安德里·M·特尼勒 申請(qǐng)人:朗迅科技公司