專利名稱：：低復(fù)雜度的信道譯碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及信道譯碼器。
背景技術(shù)：
：在當(dāng)今許多先進(jìn)的通信系統(tǒng)中，信道編碼是一關(guān)鍵因素。發(fā)射機(jī)將數(shù)據(jù)流劃分成位塊(blockofbit)(分組)，并編碼位塊將冗余信息引入到傳輸塊中。編碼的數(shù)據(jù)塊被調(diào)制和通過連接發(fā)射機(jī)至接收機(jī)的通信鏈路(信道)發(fā)送，并在接收機(jī)端接收一個信道破壞版本(channel-corruptedversion)的傳輸數(shù)據(jù)塊。在下變換和解調(diào)之后，位于接收機(jī)的信道譯碼器更可靠地使用由編碼器引入的冗余恢復(fù)傳輸信息。一般而言，信道譯碼器常常按照它們接受或提供的輸入/輸出值的組合被分類。例如，硬輸入硬輸出(HIHO)譯碼器接受位流(二進(jìn)制值)作為輸入，并且提供二進(jìn)制位流作為輸出，代表估計(jì)傳輸位序列(estimatedtransmittedbitsequence)。軟輸入硬輸出(SIHO)譯碼器接受被稱為軟符號或軟位的實(shí)測電平作為輸入，表示位值的可靠性。SIHO譯碼器在其輸出端產(chǎn)生二進(jìn)制位流代表估計(jì)傳輸位序列。Turbo碼是信道編碼的一種特殊情況，它能夠以非常接近信道容量的理論極限運(yùn)行，因此，接近于最佳。例如見C.Berrou等人的NearOptimalErrorCorrectingCodingandDecodingTurboCodes，刊載于IEEE通信學(xué)報(IEEETransactiononCommunications)1261(1996)的44頁，它提出了并行級聯(lián)Turbo碼及其編碼器與譯碼器。例如，在S.Benedetto等人的“SerialConcatenationofInterleavedCodesPerformanceAnalysis，DesignDecoding”中提出的串行級聯(lián)Turbo碼，刊載于IEEE信息理論學(xué)報，卷44第3期，909-926頁，1998年五月。Turbo碼一般使用另一種類型的譯碼器，通稱軟輸入軟輸出(SISO)譯碼器，它不只接受軟輸入，而且還提供軟輸出。這樣，在SISO譯碼器中，既提供估計(jì)位的可靠性又提供估計(jì)位。一些SISO譯碼器使用Bahl，Cocke，Jeinek和Raviv(Bahl，Cocke，JeinekandRaviv)(BCJR)算法或軟輸出維特比算法(soft-outputViterbialgorithm)(SOVA)。見L.R.Bahl等人的OptimalDecodingofLinearCodesforMinimizingSymbolErrorRate，IT-20IEEE信息理論學(xué)報248(1974)；G.D.Forney的TheViterbiAlgorithm，IEEE268會議論文集61(1973)。圖1示出一用于在通信系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的簡化的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)。圖2示出一用于在通信系統(tǒng)中接收數(shù)據(jù)的簡化的接收機(jī)結(jié)構(gòu)。圖3是一并行級聯(lián)1/3碼率(rate)的Turbo編碼器的方框圖。圖4是一并行級聯(lián)1/3碼率的Turbo譯碼器的方框圖。圖5是一示意圖，示出通過查找表進(jìn)行軟輸入軟輸出譯碼。圖6是一示意圖，示出查找表的準(zhǔn)備。圖7是并行級聯(lián)Turbo譯碼器的另一個實(shí)現(xiàn)的方框圖。圖8和圖9是示意圖，示出具有多符號量化的查找表。詳細(xì)說明如在圖1中所示，發(fā)射機(jī)包括產(chǎn)生要被傳輸?shù)奈涣鞯臄?shù)據(jù)源100。成幀部件110將位流劃分成由信道編碼器120編碼的M位的分組。編碼位/分組由調(diào)制器130調(diào)制，并由上轉(zhuǎn)換單元140上變換以及通過發(fā)射機(jī)的天線150傳輸。如在圖2中所示，接收機(jī)包括從發(fā)射機(jī)接收編碼的數(shù)據(jù)分組的天線240。編碼分組由下轉(zhuǎn)換單元200下變換，并由解調(diào)器210解調(diào)。將解調(diào)的分組提供給信道譯碼器220以恢復(fù)傳輸?shù)姆纸M。解幀設(shè)備230將恢復(fù)的分組序列轉(zhuǎn)換成估計(jì)位流。圖3示出一個1/3碼率的并行級聯(lián)Turbo編碼器作為信道編碼器120的實(shí)例。分組數(shù)據(jù)a1、a2、…、aM(121)表示要被編碼的M位序列。編碼器的輸出包括數(shù)據(jù)位a1、a2、…、aM(121)，第一信道編碼器125的輸出一組冗余位c1、c2、…、cM(122)，以及第二卷積編碼器126的輸出第二組冗余位d1、d2、...、dM(123)，第二卷積編碼器126在從一個數(shù)字復(fù)用器124獲得的重新排序的輸入位上運(yùn)行。圖4示出用于譯碼由圖3的編碼器120編碼的數(shù)據(jù)分組的信道譯碼器220。來自解調(diào)器210的軟值通過一個切換器225被傳遞至第一SISO譯碼器221A。這個軟解碼器輸出被傳遞至一個加法器222A，在這里減去到第一軟輸入軟輸出譯碼器的軟輸入。這樣，加法器222A用算術(shù)方法將來自SISO譯碼器221A的輸出和軟輸入值結(jié)合起來。加法器222的輸出被認(rèn)為是外信息。數(shù)字復(fù)用器223數(shù)字復(fù)用外信息并供給第二SISO譯碼器221B。在加法器222B產(chǎn)生外信息，并由解數(shù)字復(fù)用器224解數(shù)字復(fù)用，以及作為輸入通過開關(guān)225傳遞至第一SISO譯碼器221A。以迭代的方式繼續(xù)這個過程，直到滿足終止準(zhǔn)則。然后將來自SISO221B的輸出值通過一諸如限制器226這樣的判定設(shè)備，提供最終估計(jì)的傳輸位1、2、...、M。如在圖5中所示，可用一個被預(yù)先設(shè)置為近似算法SISO譯碼過程的輸出的查找表(LUT)19代替一個或兩個SISO譯碼器221A、221B。在圖6中示出預(yù)先設(shè)置的過程。通過產(chǎn)生一個2(N*K1)項(xiàng)目表(entrytable)確定LUT19的內(nèi)容，每個項(xiàng)目具有K2位。選擇表項(xiàng)目，因此在響應(yīng)一給定的N個軟符號(每個由K1位組成)時，表的輸出相應(yīng)于運(yùn)行于M個符號的塊上的預(yù)先指定的常規(guī)SISO譯碼器221的輸出的近似值，其中M大于N-1。這個近似值可基于，例如，誤差項(xiàng)(E(n)的均方，或者基于一些其它預(yù)先指定的準(zhǔn)則。如果最優(yōu)化準(zhǔn)則是最小化LUT和實(shí)際SISO譯碼器輸出之間的均方誤差，那么應(yīng)該調(diào)整到LUT19的項(xiàng)目以最小化誤差的平方和Σn=1M|E(n)|2]]>可替代的LUT預(yù)先設(shè)置準(zhǔn)則可以是利用LUT的譯碼器的全部誤差概率。在這種情況下，選擇表的項(xiàng)目以最小化最后所得到的譯碼器的全部誤差概率。參數(shù)N、K1和K2是可依賴于編碼方案、信噪比(SNR)、預(yù)期信道條件和M的值的用戶定義的參數(shù)。如由圖5所示，當(dāng)接收軟符號的序列41時，在LUT19中找到相應(yīng)的輸出軟符號。通過供給軟符號n-n1、n-n1+1、...、n-1、n、n+1、...、n-n1+N-1至查找表和讀取相應(yīng)的K2位表項(xiàng)目獲得nth軟輸出。參數(shù)n1也是一個設(shè)計(jì)參數(shù)。要減少表中項(xiàng)目的數(shù)量，可執(zhí)行幾個符號的聯(lián)合量化，從而允許譯碼器220運(yùn)行要求更少的位的軟多符號。這可顯著地減少在LUT19的輸入端所要求的位數(shù)，因此顯著地減少LUT19的項(xiàng)目數(shù)量。當(dāng)為Turbo譯碼器實(shí)現(xiàn)時，這也可以減少譯碼器的全部存儲器要求，因?yàn)榘凑沾鎯σ蠖鄠€符號的聯(lián)合量化，比每個符號(位)單獨(dú)的單一符號標(biāo)量量化更為經(jīng)濟(jì)。圖7示出一個1/3并行級聯(lián)Turbo譯碼器220，它使用聯(lián)合量化和LUTSISO譯碼兩者。如在圖7中所示，譯碼器220從解調(diào)器210接收一個軟符號向量。壓縮器315聯(lián)合地量化P個相鄰的軟符號，然后由一個軟輸入軟輸出(SISO)譯碼器部件317譯碼，SISO譯碼器317可包括一個查找表(LUT)319，LUT319被預(yù)先設(shè)置為近似于與一個聯(lián)合地運(yùn)行于P個軟符號的SISO譯碼器的輸出。下面解釋這個預(yù)先設(shè)置過程。將SISO譯碼器317的軟輸出傳遞通過一個加法器321，在這里減去軟輸入產(chǎn)生外信息。解壓縮器323將外信息解壓成單一符號(位)電平并由數(shù)字復(fù)用器325數(shù)字復(fù)用。接著，一個以與第一壓縮器315相似的方式運(yùn)行的壓縮器327重新壓縮軟符號。也可使用LUT331譯碼符號的第二SISO譯碼器部件329處理壓縮的符號。SISO部件329和它的LUT331可以與第一SISO部件317和LUT319是相同的，或者實(shí)質(zhì)上是同一個部件和LUT。最后所得到的軟符號被用于在另一個加法器333的輸出端產(chǎn)生外信息。解壓縮器335將外信息解壓縮為位電平并由解數(shù)字復(fù)用器337解數(shù)字復(fù)用。解壓縮器335可與解壓縮器323相同，或者實(shí)質(zhì)上是同一個解壓縮器。這個過程以迭代的方式繼續(xù)一個預(yù)定的譯碼過程的迭代數(shù)量，或者直到達(dá)到一些其它終止準(zhǔn)則。然后限制器339將軟符號轉(zhuǎn)換成位以提供估計(jì)的傳輸信息序列1、2、...、M。如上面解釋的，要減少表319、331的項(xiàng)目數(shù)量，可執(zhí)行P個符號的聯(lián)合量化，以允許譯碼器運(yùn)行于要求更少的位表示相比較于在標(biāo)量單一符號量化方法中所要求的P*K1的每個多符號的軟多符號。這可顯著地減少在查找表319、331的輸入端所要求的位數(shù)，并可顯著地減少表中項(xiàng)目的數(shù)量。在Turbo譯碼器的背景中，它也可減少存儲要求，因?yàn)橐笊儆贛*K1位表示每個M軟符號塊。對于一個1/3碼率的Turbo碼，至少將存儲三個這樣的塊。如在圖8中所示，SISO譯碼器341被用作為一個用于使查找表319(或331)適應(yīng)的參考，可用沒有量化的軟符號供給LUT。LUT319將接收軟多符號作為輸入。多符號量化器351也可被用于實(shí)現(xiàn)適合用于譯碼器的查找表，從而優(yōu)化量化器351和LUT319兩者。壓縮器315和327可與聯(lián)合量化器(jointquantizer)351相同，或者實(shí)質(zhì)上是同一個，以及解壓縮器323和335可實(shí)現(xiàn)反操作。如在圖9中所示，多符號量化器351和將來自基于LUT的SISO譯碼器319的軟多符號譯碼成P個多軟符號的反操作，可由解壓縮器組件353聯(lián)合地預(yù)先設(shè)置。也可用一個查找表實(shí)現(xiàn)聯(lián)合量化器351和解壓縮器353，以及可預(yù)先設(shè)置它們以最小化誤差項(xiàng)E(n)或最小化全部誤差概率。解壓縮器323和335可與預(yù)先設(shè)置的多符號解壓縮器353相同，或者實(shí)質(zhì)上與其相似。上述使用查找表實(shí)現(xiàn)SISO部件的技術(shù)可被用于其它信道譯碼器，例如，用于串行地級聯(lián)Turbo譯碼器或用于其它非Turbo信道譯碼器。這些技術(shù)可被用于SIHO、HIHO和HISO譯碼器。使用近似于算法的譯碼過程的輸出的查找表可幫助減少信道譯碼器的成本和復(fù)雜性。同樣地，可在不用查找表代替SISO的情況下使用具有壓縮/解壓縮級的聯(lián)合量化方法，例如，以減少在Turbo碼中的存儲要求。雖然上面在處理Turbo碼的背景中已經(jīng)描述了本技術(shù)，但是在其它背景中可使用查找表代替常規(guī)的SISO譯碼器，諸如BCJR算法和軟輸出維特比算法。也可以這種方法實(shí)現(xiàn)軟輸入硬輸出(SIHO)譯碼器，諸如在維特比算法中使用的譯碼器，硬輸入硬輸出(HIHO)也一樣。另外，也可使用LUT的任何這些譯碼器的部分實(shí)現(xiàn)。例如，可以常規(guī)的方式實(shí)現(xiàn)BCJR算法的正向迭代，而可用LUT實(shí)現(xiàn)反向迭代。本系統(tǒng)的各種特點(diǎn)可在硬件、軟件或硬件和軟件的組合中實(shí)現(xiàn)。例如，可在可編程的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序中實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的一些特點(diǎn)?？捎门c計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)系的高級程序的或面向?qū)ο蟮木幊陶Z言實(shí)現(xiàn)每個程序。而且，可將這樣的計(jì)算機(jī)程序存儲在存儲介質(zhì)上，諸如通用或?qū)Ｓ每删幊逃?jì)算機(jī)或處理器可讀的只讀存儲器(ROM)，用于在計(jì)算機(jī)讀取存儲介質(zhì)的時候設(shè)置和操作計(jì)算機(jī)以執(zhí)行上述功能。其它實(shí)施例在權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種方法，其特征在于，包括接收編碼數(shù)據(jù)的分組；以及使用查找表譯碼所述分組，所述查找表存儲近似于算法譯碼過程的輸出的信息。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括在譯碼之前執(zhí)行所述數(shù)據(jù)分組的聯(lián)合量化。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分組中的數(shù)據(jù)是由Turbo碼編碼的。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，編碼包括使用并行級聯(lián)Turbo譯碼器處理所述數(shù)據(jù)分組。5.如權(quán)利要求1所述的方法，包括使用一種表譯碼所述分組，所述表存儲近似于軟輸入軟輸出算法譯碼過程、軟輸入硬輸出算法譯碼過程、硬輸入軟輸出算法譯碼過程或硬輸入硬輸出算法譯碼過程的輸出的信息。6.一種方法，其特征在于，包括(a)接收編碼的符號；(b)壓縮所述符號；(c)使用第一查找表譯碼所述壓縮的符號，所述第一查找表存儲近似于算法譯碼過程的輸出的信息；(d)用算術(shù)方法將所述壓縮的符號與所述譯碼的符號結(jié)合起來獲得第一結(jié)果；以及(e)解壓縮所述第一結(jié)果。7.如權(quán)利要求6所述的方法(f)數(shù)字復(fù)用所述解壓縮的第一結(jié)果；(g)壓縮所述數(shù)字復(fù)用的第一結(jié)果；(h)使用第二查找表譯碼所述壓縮的、數(shù)字復(fù)用的第一結(jié)果，所述第二查找表存儲近似于算法譯碼過程的輸出的信息；(i)用算術(shù)方法將所述譯碼的第一結(jié)果與所述壓縮的、數(shù)字復(fù)用的第一結(jié)果結(jié)合起來獲得一第二結(jié)果；(j)解壓縮所述第二結(jié)果；以及(k)解數(shù)字復(fù)用所述解壓縮的第二結(jié)果。8.如權(quán)利要求7所述的方法包括；重復(fù)(b)至(k)直到滿足預(yù)定的準(zhǔn)則；以及確定相應(yīng)于所述接收的編碼符號的信息位。9.一種設(shè)備，其特征在于，包括存儲器，存儲查找表，所述查找表具有近似于算法譯碼過程的輸出的信息；以及處理器，被設(shè)置成使用所述查找表譯碼用卷積碼編碼的數(shù)據(jù)分組。10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述表存儲近似于軟輸入軟輸出算法譯碼過程、軟輸入硬輸出算法譯碼過程、硬輸入軟輸出算法譯碼過程或硬輸入硬輸出算法譯碼過程的信息。11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，包括聯(lián)合量化模塊，用于在所述處理器使用所述查找表譯碼所述數(shù)據(jù)分組之前，將所述分組中的軟符號轉(zhuǎn)換成軟多符號。12.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理器被設(shè)置為用Turbo譯碼法譯碼數(shù)據(jù)。13.一種設(shè)備，其特征在于，包括存儲器，存儲第一查找表，所述第一查找表具有近似于算法譯碼過程的輸出的信息；以及處理器被設(shè)置為(a)壓縮接收的編碼符號的分組；(b)使用所述第一查找表譯碼所述壓縮的符號；(c)用算術(shù)方法將所述壓縮的符號與所述譯碼的符號結(jié)合起來獲得第一結(jié)果；以及(d)解壓縮所述第一結(jié)果。14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述存儲器存儲一第二查找表，所述第二查找表具有近似于算法譯碼過程的輸出的信息，其特征在于，所述處理器被設(shè)置為(e)數(shù)字復(fù)用所述解壓縮的第一結(jié)果；(f)壓縮所述數(shù)字復(fù)用的第一結(jié)果；(g)使用所述第二查找表譯碼所述壓縮的、數(shù)字復(fù)用的第一結(jié)果；(h)用算術(shù)方法將所述譯碼的第一結(jié)果與所述壓縮的、數(shù)字復(fù)用的第一結(jié)果結(jié)合起來獲得一第二結(jié)果；(i)解壓縮所述第二結(jié)果；以及(j)解數(shù)字復(fù)用所述解壓縮的第二結(jié)果。15.如權(quán)利要求14的設(shè)備，其特征在于，所述處理器被設(shè)置為重復(fù)(a)至(j)直到滿足預(yù)定的準(zhǔn)則；以及確定相應(yīng)于所述編碼的符號的信息位。16.包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的物品，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)存儲計(jì)算機(jī)可讀指令，用于在響應(yīng)接收編碼的數(shù)據(jù)分組時，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用查找表譯碼所述分組，所述查找表近似于算法譯碼過程的輸出。17.如權(quán)利要求16所述的物品，包括指令，用于在使用所述查找表譯碼所述分組之前，使所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行聯(lián)合量化。18.如權(quán)利要求16所述的物品，其特征在于，要被譯碼的所述分組中的數(shù)據(jù)是用Turbo碼編碼的。19.包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的物品，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)存儲計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，用于使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行(a)壓縮接收的編碼符號的分組；(b)使用第一查找表譯碼所述壓縮的符號，所述第一查找表近似于算法譯碼過程的輸出；(c)用算術(shù)方法將所述壓縮的符號與所述譯碼的符號結(jié)合起來獲得第一結(jié)果；以及(d)解壓縮所述第一結(jié)果。20.如權(quán)利要求19所述的物品，包括指令，用于使所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行(e)數(shù)字復(fù)用所述解壓縮的第一結(jié)果；(f)壓縮所述數(shù)字復(fù)用的第一結(jié)果；(g)使用第二查找表譯碼所述壓縮的、數(shù)字復(fù)用的第一結(jié)果，所述第二查找表近似于算法譯碼過程的輸出。(h)用算術(shù)方法將所述譯碼的第一結(jié)果與所述壓縮的、數(shù)字復(fù)用的第一結(jié)果結(jié)合起來獲得第二結(jié)果；(i)解壓縮所述第二結(jié)果；以及(j)解數(shù)字復(fù)用所述解壓縮的第二結(jié)果。21.如權(quán)利要求20所述的物品，包括指令，用于使所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行重復(fù)(a)至(j)直到滿足預(yù)定的準(zhǔn)則；以及確定相應(yīng)于所述編碼符號的信息位。22.如權(quán)利要求16所述的物品，包括指令用于使所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用第一查找表譯碼所述壓縮的符號，所述第一查找表近似于軟輸入軟輸出的算法譯碼過程、軟輸入硬輸出的算法譯碼過程、硬輸入軟輸出的算法譯碼過程或硬輸入硬輸出的算法譯碼過程的輸出。23.一種方法，其特征在于，包括接收編碼符號的分組；聯(lián)合量化多個符號；譯碼所述聯(lián)合量化的符號獲得結(jié)果；以及將所述結(jié)果解壓縮為單獨(dú)譯碼的符號。24.如權(quán)利要求23所述的方法，包括使用查找表譯碼所述聯(lián)合量化的符號，所述查找表近似于算法譯碼過程的輸出。25.如權(quán)利要求23所述的方法，包括使用查找表譯碼所述聯(lián)合地量化的符號，所述查找表近似于軟輸入軟輸出的算法譯碼過程、軟輸入硬輸出的算法譯碼過程、硬輸入軟輸出的算法譯碼過程或硬輸入硬輸出的算法譯碼過程的輸出。26.包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的物品，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)存儲計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，用于使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在響應(yīng)接收編碼符號的分組時，進(jìn)行聯(lián)合量化多個所述符號之一；譯碼所述聯(lián)合量化的符號以獲得一結(jié)果；以及將所述結(jié)果解壓縮為單獨(dú)譯碼的符號。27.如權(quán)利要求26所述的物品，包括指令用于使所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用查找表譯碼所述聯(lián)合地量化的符號，所述查找表近似于算法譯碼過程的輸出。28.如權(quán)利要求26所述的物品，包括指令用于使所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用查找表譯碼所述聯(lián)合地量化的符號，所述查找表近似于軟輸入軟輸出的算法譯碼過程、軟輸入硬輸出的算法譯碼過程、硬輸入軟輸出的算法譯碼過程或硬輸入硬輸出的算法譯碼過程的輸出。全文摘要接收一編碼數(shù)據(jù)的分組并用使用存儲近似于算法譯碼過程的查找表譯碼。文檔編號H03M13/27GK1515079SQ02811781公開日2004年7月21日申請日期2002年5月10日優(yōu)先權(quán)日2001年6月12日發(fā)明者D·雷尼士,D·葉林,D雷尼士申請人:英特爾公司