專利名稱：用于迭代解碼的軟信息比例變換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于在糾錯解碼之前或者結(jié)合糾錯解碼來對軟值進行比例
變換的方法和設(shè)備。選擇和使用比例因子來對軟值進行比例變換的目的是提高和/或優(yōu)化 解碼器性能，而不必在經(jīng)由通信信道傳送信號時預(yù)先了解正確的比例因子或是實際信道狀 態(tài)，其中軟值是從所述信號獲取的。本發(fā)明的方法和設(shè)備適用于多種設(shè)備，例如無線終端、 移動手持機、以及用于接收和解碼數(shù)據(jù)的多種其他類型的設(shè)備。 對指定的編碼方案和指定的信道質(zhì)量而言，假設(shè)接收機恰當(dāng)執(zhí)行比例變換，那么 在接收機上有可能出現(xiàn)多個軟值分布，這些分布會根據(jù)信道質(zhì)量而以可預(yù)測的方式變化。 因此，對具有特定質(zhì)量的信道、例如用香農(nóng)信道容量之類的信道質(zhì)量值所表示的信道來說， 可以為其預(yù)測相應(yīng)的軟值分布集合。而具有其他信道質(zhì)量值的信道則與不同的軟值分布集 合相對應(yīng)。因此，對經(jīng)過恰當(dāng)比例變換的軟值來說，在給出了已知編碼方案的情況下，在接 收機上可以將特定軟值分布關(guān)聯(lián)于特定的信道質(zhì)量值。 依照本發(fā)明，假設(shè)通信信道滿足用預(yù)選信道質(zhì)量值表述的預(yù)定質(zhì)量等級，例如信 道容量。如果給出這種假設(shè)，那么將會確定一個比例因子，在將這個比例因子應(yīng)用于輸入軟 值集合時，該比例因子將會產(chǎn)生一個與信道質(zhì)量相對應(yīng)的分布，其中舉例來說，該分布將會 準(zhǔn)確或者近似與假定的預(yù)選信道質(zhì)量值相匹配。 然后，在執(zhí)行依賴于正確比例變換的解碼操作之前，所確定的比例因子將被用于 對一個或多個軟輸入值進行比例變換。 在不同實施例中，在執(zhí)行比例變換和解碼之前將會對預(yù)選信道質(zhì)量值進行選擇， 使之成為一個與信道變得不可接受時所在的點非常接近的值。這個預(yù)選值既可以處于可接 受的信道質(zhì)量區(qū)域內(nèi)部，也可以剛好處于其外部。此外，在這里還可以將這個信道變得不可 接受時的點描述成一個臨界點。例如，在解碼之前可以根據(jù)所用編碼方案而對預(yù)選信道質(zhì)量值進行選擇，并且可以將其編程到充當(dāng)解碼器的設(shè)備。此外也可以對預(yù)選信道質(zhì)量值進 行選擇，使之與給出所用編碼方案時所要實現(xiàn)的信道質(zhì)量相對應(yīng)。在解碼的持續(xù)時段中，例 如通信設(shè)備使用期限中或是通過對設(shè)備進行編程來支持新的編碼方案之前，亦或是以其他 方式更新預(yù)選信道質(zhì)量值之前，預(yù)選信道質(zhì)量值可以保持固定。因此，在經(jīng)由通信信道傳送 信號和/或接收信號時，預(yù)選信道質(zhì)量值通常獨立于實際信道質(zhì)量。此外，預(yù)選信道質(zhì)量值 不依賴于自動增益控制(AGC)功能，也不依賴于對應(yīng)用于執(zhí)行解碼的通信設(shè)備中的接收信 號的其他增益進行的追蹤。


圖1描述的是可以將本發(fā)明的比例因子判定方法與迭代解碼器結(jié)合使用的示范 性通信系統(tǒng)，其中所述迭代解碼器依賴于輸入值的正確比例變換。 圖2描述的是為作為預(yù)選信道質(zhì)量值函數(shù)的指定輸入值集合產(chǎn)生比例因子的本 發(fā)明的方法。 圖3描述的是依照本發(fā)明的一個實施例來確定應(yīng)用于軟值的比例因子的本發(fā)明 的示范性比例因子判定方法。 圖4描述的是依照本發(fā)明另一個示范性實施例來確定和使用比例因子的另一種 方法。 圖5描述的是與使用香農(nóng)信道容量作為信道質(zhì)量值的應(yīng)用相對應(yīng)的函數(shù)g，其中 g(x) = l-h(z(x))，h是二進制熵函數(shù)，z(x) = l/(l+ex)。
具體實施例方式
圖1描述的是示范性通信系統(tǒng)IO，在該系統(tǒng)中，本發(fā)明的比例因子判定方法可以 與依賴于正確軟值比例變換的迭代解碼器結(jié)合使用，其中所述迭代解碼器例如可以是LDPC 解碼器或Turbo解碼器。如所示，通信系統(tǒng)10包含了第一和第二通信設(shè)備11、13。舉例來 說，第一通信設(shè)備11可以是基站，而第二通信設(shè)備13則可以是無線終端。基站11可以通 過空中鏈路37來與無線終端13進行通信。 第一通信設(shè)備11包含了 CPU之類的處理器14、輸入/輸出接口 16、輸入設(shè)備20、 輸出設(shè)備22、發(fā)射機35以及存儲器30，這些設(shè)備通過總線18耦合在一起。存儲器30包含 了數(shù)據(jù)32，該數(shù)據(jù)可以是將要傳送的數(shù)據(jù)以及控制程序34。處理器14根據(jù)控制程序34的 指示來執(zhí)行操作，以便控制針對第二通信設(shè)備13的數(shù)據(jù)傳輸。1/0接口 16允許第一通信設(shè) 備ll從/向因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)接收和/或發(fā)送數(shù)據(jù)。此外，舉例來說，輸入設(shè)備20可以是 數(shù)字鍵盤，它可用于將控制信號和/或數(shù)據(jù)輸入到第一通信設(shè)備11。輸出設(shè)備22則可以 包括用于向用戶顯示信息、數(shù)據(jù)和/或設(shè)備狀態(tài)信息的顯示器。與發(fā)射機天線36相耦合的 發(fā)射機35被用于經(jīng)由空中鏈路37來向第二通信設(shè)備13發(fā)射數(shù)據(jù)。并且發(fā)射機36包含了 編碼器28以及調(diào)制器26。編碼器28實施的是多種編碼技術(shù)中的任何一種，其中對編碼信 號所進行的解碼依賴于對從所傳送信號中獲取的軟值進行恰當(dāng)?shù)谋壤儞Q。編碼器28例 如可以是LDPC編碼器或Turbo編碼器。編碼器28接收所傳送的數(shù)據(jù)值并且從中產(chǎn)生編碼 值。在作為天線36所廣播的信號的一部分而被發(fā)射之前，從編碼器28輸出的編碼值將會 經(jīng)歷調(diào)制器26的調(diào)制。雖然并未顯示，但是應(yīng)該了解，第一通信設(shè)備ll和第二通信設(shè)備13可以包含相似的接收機電路，由此第一通信設(shè)備11既可以接收數(shù)據(jù)，也可以傳送數(shù)據(jù)。
第二通信設(shè)備13包括CPU之類的處理器44、輸入設(shè)備50、輸出設(shè)備52、接收機電 路54以及存儲器60，這些設(shè)備是通過總線48耦合在一起的。第二通信設(shè)備13還包括用于 對經(jīng)由無線電傳遞的信號進行接收的接收機天線38。存儲器60是機器可讀介質(zhì)，它包含了 數(shù)據(jù)62、控制程序64、預(yù)選信道質(zhì)量值66以及比例變換值計算程序68。在CPU44執(zhí)行控制 程序64的時候，該控制程序會對第二通信設(shè)備13的常規(guī)操作進行控制。數(shù)據(jù)62可以包括 那些依照本發(fā)明對接收信號進行解調(diào)和解碼操作所獲取的數(shù)據(jù)，以及控制程序64所使用 的數(shù)據(jù)。比例變換值計算程序68則包括計算機指令和/或模塊，在由CPU44執(zhí)行時，該指 令和/或模塊使處理器44產(chǎn)生恰當(dāng)比例變換值，其中該比例變換值是解調(diào)器56輸出的未 經(jīng)比例變換的軟值以及存儲器60中保存的預(yù)選信道質(zhì)量值66的函數(shù)。作為本發(fā)明的軟件 實施方式的替換方案，在這里還可以依照本發(fā)明并且使用硬件模塊和/和硬件與軟件的組 合來計算比例變換值。雖然沒有顯示，但是應(yīng)該了解，第二通信設(shè)備13與第一通信設(shè)備11 可以包含相似的發(fā)射機電路，由此第二通信設(shè)備13既可以傳送數(shù)據(jù)，也可以接收數(shù)據(jù)。
在圖1的實施例中，解調(diào)器56輸出的軟值可以經(jīng)由解碼器58提供到處理器44，以 便確定用作預(yù)選信道質(zhì)量值66的函數(shù)的比例因子。然后，處理器44可以比例變換軟值并 將經(jīng)過比例變換的軟值返回到解碼器58。作為選擇，處理器44也可以返回所確定的比例因 子，以便與解碼器58的輸入端所包含的比例變換電路結(jié)合使用，從而在實施依賴于比例變 換的迭代解碼處理的電路執(zhí)行處理之前對軟輸入值進行比例變換。解碼器58執(zhí)行的解碼 處理可以并且通常與傳輸前執(zhí)行編碼的編碼器28所執(zhí)行的編碼處理相反。并且在某些實 施例中，解碼器58可以是LDPC解碼器。 天線36與38之間的空中鏈路37表示的是用于傳送發(fā)射機35所生成的信號的通 信信道。在這里可以將通信信道解釋成包括了處于編碼器28與解碼器58之間的通信路 徑上的其他部件，這其中包括可以影響信號增益、進而影響解調(diào)器56輸出的軟值數(shù)值的自 動增益控制電路。解碼器58可以并且在某些實施例中會向解調(diào)器56提供反饋。因此，解 調(diào)器56可以形成迭代解碼過程的一部分，例如用于重復(fù)處理所產(chǎn)生的軟值，直至實現(xiàn)恰當(dāng) 的判決可靠性等級或是滿足其他解碼停止準(zhǔn)則的循環(huán)。而用以傳遞所傳送的信號的通信信 道37則會引入噪聲，并且將會導(dǎo)致比例變換出錯，舉例來說，由于存在信道衰落、不準(zhǔn)確的 AGC操作和/或其他因素，因此解調(diào)器56輸出的軟值通常會過大或是過小，并且所述軟值還 有可能采取一個與所傳送的值的分布不同的分布。 對指定的編碼方案和指定的信道質(zhì)量而言，假設(shè)接收機恰當(dāng)執(zhí)行比例變換操作， 那么在接收機上有可能出現(xiàn)多個軟值分布，并且這些分布是根據(jù)信道質(zhì)量而以可預(yù)測的方 式變化的。因此，可以為具有特定質(zhì)量的信道、例如用香農(nóng)信道容量之類的信道質(zhì)量值表示 的信道預(yù)測相應(yīng)的軟值分布集合。而具有其他信道質(zhì)量值的信道則與不同的軟值分布集合 相對應(yīng)。因此，對經(jīng)過恰當(dāng)比例變換的軟值來說，在給出了已知編碼方案的情況下，在接收 機上可以將特定的軟值分布關(guān)聯(lián)于特定的信道質(zhì)量值。 依照本發(fā)明，假設(shè)通信信道滿足以預(yù)選信道質(zhì)量值66表示的預(yù)定質(zhì)量等級，例如 信道容量。這個值可以在解碼之前依據(jù)所用編碼方案來選擇。例如，在給出了所用編碼方 案的情況下，通過對預(yù)選信道質(zhì)量值進行選擇，可以使之與預(yù)期實現(xiàn)的信道容量相對應(yīng)。在 解碼的延長時段中，例如通信設(shè)備13的使用期限或是通過對設(shè)備13進行編程來支持新的
7編碼方案之前，預(yù)選信道質(zhì)量值66會在解碼過程中保持固定。因此，在經(jīng)由通信信道傳送 信號和/或接收信號時，預(yù)選信道質(zhì)量值66與實際信道質(zhì)量是無關(guān)的。此外，信道質(zhì)量值 66既不依賴于AGC功能，也不依賴于在通信設(shè)備13中對應(yīng)用于接收信號的其他增益所進行 的追蹤。 對容量目標(biāo)，例如用作所述預(yù)選信道質(zhì)量值的信道質(zhì)量值來說，該容量目標(biāo)可以 并且在不同的實施例中是如下選擇的。以加性高斯白噪聲(AWAG)信道為例，在這種已知信 道上模擬目標(biāo)碼。找出編碼性能可以實現(xiàn)其目標(biāo)性能等級(例如大小為10—3的幀差錯率) 時的位置的信道容量，以及將這個信道容量用于性能目標(biāo)。 通過觀察可知，與使用過小的因子來進行比例變換相比，使用過大的因子對數(shù)據(jù) 進行比例變換將會產(chǎn)生較小的降級。因此，較為明智的是將容量目標(biāo)設(shè)定成略高于上述方 法所規(guī)定的容量目標(biāo)。 對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，二進制容量之外的函數(shù)同樣可以用作比例變換的基礎(chǔ)， 這一點是顯而易見的。這其中一個可能實例是可靠性tanh(alyl)?？梢詫δ繕?biāo)，例如預(yù)選 信道質(zhì)量值進行相應(yīng)的選擇或是調(diào)整，但是基本原理是相同的。實行這種處理時的方法將 是相同的將接近臨界信道參數(shù)的預(yù)選信道質(zhì)量值用于可接受信道質(zhì)量值內(nèi)部或是剛好在 其外部的所用編碼，假設(shè)實際信道與信道質(zhì)量值相匹配，以及計算比例因子，其中如果將該 比例因子應(yīng)用于輸入軟值集合，那么該比例因子將會產(chǎn)生與預(yù)選信道質(zhì)量相對應(yīng)的軟值分 布。 如下文所述，在對解調(diào)器56產(chǎn)生的軟值進行比例變換的過程中，使用的比例因子 是在做出了如下假設(shè)的情況下產(chǎn)生的即解調(diào)器56產(chǎn)生未曾進行過比例變換的軟值經(jīng)由 一條可以描述成滿足預(yù)選信道質(zhì)量值66的信道進行傳送。換言之，對具有預(yù)選信道質(zhì)量值 66所規(guī)定的質(zhì)量等級的通信信道而言，在將比例因子應(yīng)用于解調(diào)器輸出的軟值分布時，通 過計算一個可以產(chǎn)生與所述通信信道相對應(yīng)的軟值分布的比例因子，可以確定用于對解調(diào) 器的輸出進行比例變換的比例因子。 對依據(jù)解調(diào)器輸出的軟值分布以及預(yù)選信道質(zhì)量值的所用比例因子計算來說，該
計算可以用若干種簡單技術(shù)中的任何一種加以實施。這些技術(shù)包括為尚未進行過比例變換
的指定軟值集合計算多個信道質(zhì)量值，并且這其中的每一個信道質(zhì)量值都與一個不同的可
能比例因子相對應(yīng)。然后，通過使用內(nèi)插法而在多個信道質(zhì)量值中找出與預(yù)選質(zhì)量值相對
應(yīng)的信道質(zhì)量值。隨后確定與內(nèi)插質(zhì)量值相對應(yīng)的比例因子并且選擇該比例因子，從而使
用這個比例因子作為應(yīng)用于尚未進行過比例變換的指定軟值集合的比例因子。 根據(jù)另一種用于對作為解調(diào)器輸出的軟值以及預(yù)選信道質(zhì)量值的函數(shù)的比例因
子進行計算的技術(shù)，信道質(zhì)量函數(shù)是從初始比例因子以及解調(diào)器輸出的至少一個尚未進行
過比例變換的軟值中確定的。初始比例因子可以從比例因子范圍中預(yù)先選擇，在這個比例
因子范圍中，所用比例因子是允許改變的。由于初始比例因子僅僅充當(dāng)一個用于產(chǎn)生所用
比例因子的起點，因此，初始比例因子在某種程度上可以是任意的。所用比例因子又稱為當(dāng)
前比例因子，隨著時間會作為解調(diào)器輸出的軟值的函數(shù)而被調(diào)整。依照本實施例，通過求解
已確定的質(zhì)量信道函數(shù)，可以確定一個比例因子，其中如果解調(diào)器產(chǎn)生至少一個軟值，那么
在將這個比例因子應(yīng)用于所述函數(shù)時，所述比例因子將會產(chǎn)生預(yù)選信道質(zhì)量值。 在其他實施例中，舉例來說，其中將會使用依照本發(fā)明所確定的比例因子來對軟值進行比例變換，與這個經(jīng)過比例變換的軟值相對應(yīng)的信道質(zhì)量值將會與預(yù)選信道質(zhì)量值 進行比較，并且在這里會將應(yīng)用于后續(xù)軟值的比例因子作為已確定的差值的函數(shù)來進行調(diào) 整，由此減小未來在預(yù)選信道質(zhì)量值以及那些與尚未進行過比例變換的后續(xù)軟值相對應(yīng)的 信道質(zhì)量值之間出現(xiàn)的差異。依照這種方法，對在軟輸入上使用的比例變換值所進行的調(diào) 整是隨時間改變的，例如為每一個所處理的軟值修改比例變換值。在不同的實施例中，比例 因子中的各種調(diào)整的大小將會保持很小，例如不到最大步長值的2% ，在某些情況下則小于 最大步長值的.75%，由此避免在使用了各種調(diào)整的比例變換值中出現(xiàn)寬幅擺動，并使比例 因子隨時間而會聚到一個一致值上。 雖然在這里依據(jù)的是典型通信信道特性的特定觀測值以及LDPC碼和Turbo碼之 類的依賴于比例變換的迭代編碼系統(tǒng)的性能，但是本發(fā)明涉及的是作為解碼處理的一部分 來確定和使用比例因子的方法和設(shè)備。 本發(fā)明所依據(jù)的第一個觀測點是性能曲線，對很多依賴于比例變換的現(xiàn)代迭代編 碼系統(tǒng)來說，該曲線是急劇升降的。這意味著與例如巻積碼相比，在編碼系統(tǒng)性能從例如 10—1的幀差錯率變化到10—4的幀差錯率的過程中，信道參數(shù)范圍相對較小。在大多數(shù)情況 下，編碼系統(tǒng)是在特定性能范圍中使用的，也就是說，系統(tǒng)具有一個目標(biāo)性能，例如編碼系 統(tǒng)的大小為10—3的幀差錯率。這意味著通信系統(tǒng)嘗試使信道工作狀態(tài)保持接近產(chǎn)生10—3的 幀差錯率的狀態(tài)。因此，我們可以參考信道狀態(tài)的范圍，以使編碼系統(tǒng)性能接近于作為臨界 區(qū)域的目標(biāo)。在這種情況下，當(dāng)實際信道狀態(tài)接近臨界區(qū)域時，比例因子估計的性能敏感度 將會是最高的。如果信道遠遠劣于臨界區(qū)域，那么比例變換通常是不相干的，這是因為解碼 器很可能失敗。如果信道遠遠優(yōu)于臨界值域，那么比例變換對成功解碼而言并不是非常重 要。 本發(fā)明的方法假設(shè)信道接近臨界區(qū)域，例如可接受的信道質(zhì)量區(qū)域邊緣，并且該 方法是依據(jù)這個假設(shè)以及未經(jīng)比例變換的軟輸入值來導(dǎo)出恰當(dāng)?shù)谋壤蜃拥?。在下文中?們將會顯示如何實現(xiàn)這些處理。如果信道接近臨界區(qū)域但是仍舊處于可接受的區(qū)域中，那 么該假設(shè)是正確或是近乎正確的，并且比例變換也是正確或近乎正確的，此外，最終性能與 使用和已知正確的比例變換的情況是相同或幾乎相同的。如果信道遠遠劣于臨界區(qū)域，那 么如我們先前指出的那樣，比例變換幾乎是不相干的，并且解碼有可能會失敗，但是這種情 況很可能是因為惡劣的信道狀態(tài)產(chǎn)生的。如果信道遠遠優(yōu)于臨界值，那么以使用接近臨界 區(qū)域但仍舊處于可接受區(qū)域的預(yù)選信道質(zhì)量值為基礎(chǔ)的比例變換仍舊會提供優(yōu)于臨界值 的性能，在不同的實施例中，這個臨界值即為目標(biāo)性能。實際上，通過觀察某些實施方式可 知，這種比例變換實際上可以提高迭代編碼系統(tǒng)中的所謂的最低誤碼率區(qū)域的性能。
我們現(xiàn)在給出一種用于執(zhí)行上述比例變換的方法。本發(fā)明的不同實施例使用的是 描述臨界區(qū)域的值，例如與臨界區(qū)域相對應(yīng)的值，其中所述臨界區(qū)域主要或者僅僅依賴于 經(jīng)過了恰當(dāng)比例變換的軟值的幅度分布，例如對數(shù)似然比。然后，在給出了輸入軟值集合、 例如沒有正確執(zhí)行比例變換的對數(shù)似然比集合的情況下計算一個比例因子，在將這個比例 因子應(yīng)用于尚未進行比例變換的軟值時，該比例因子將會創(chuàng)建一個顯示處于臨界區(qū)域的對 數(shù)似然比分布，例如與確定所用比例因子的預(yù)選信道質(zhì)量值相對應(yīng)的分布。臨界區(qū)域可以 用信道質(zhì)量值范圍表示，其中諸如目標(biāo)信道質(zhì)量值之類的預(yù)選信道質(zhì)量值將會落入臨界區(qū) 域，所述臨界區(qū)域?qū)?yīng)的是可接受的傳輸性能，但是該區(qū)域接近于信道質(zhì)量變得無法接受的區(qū)域。 舉例來說，對從具有特定信道質(zhì)量值所指示的特定質(zhì)量的信道傳送的信號中獲取 的軟值而言，由于存在特定數(shù)量的信道噪聲，因此所述軟值往往具有特定的值分布。相應(yīng) 地，軟值分布對應(yīng)的是信道質(zhì)量值。多個不同的軟值分布通常對應(yīng)的是單個信道質(zhì)量值。不 同的軟值分布集合則對應(yīng)于不同的信道質(zhì)量值。如下所述，依照本發(fā)明，這一事實論據(jù)可用 于確定將要使用的比例因子。 本發(fā)明的各種方法是以典型信道的特定屬性為基礎(chǔ)的。這些屬性包括以下事實 論據(jù)如果執(zhí)行了正確的軟值比例變換，那么，在給出信道質(zhì)量不同的信道并且可以用香農(nóng) 容量值之類的信道質(zhì)量值來表述這些不同信道質(zhì)量的情況下，不同的軟值分布是可以預(yù)測 的，其中所述信道質(zhì)量值可以在不同的計算中使用。 假設(shè)用P(I)表示無記憶的對稱二進制信道。在這里，對稱意味著p(ylx = 1)= p(-y|x = -l)。假設(shè)用f表示與這個信道相關(guān)聯(lián)的接收對數(shù)似然比的幅度密度。那么信道 的二進制香農(nóng)容量、例如依據(jù)BPSK信令的最大速率是如下給出的
CO J(l-脅)))/(JC)血 其中 ^力-Y^7 h是如下定義的二進制熵函數(shù) h(z) = -z l0g2z-(l-Z) log2(l-z)。假設(shè)我們具有完全根據(jù)經(jīng)驗的取樣，例如尚未
進行比例變換的軟輸入值的幅度ly丄...，ly丄其中yi是與例如所傳送的LDPC碼字中的
比特i相關(guān)聯(lián)的對數(shù)似然比的a—M咅。如果a是已知的，那么我們可以將諸如信道容量之 類的相應(yīng)信道質(zhì)量值估計成 (1 — 71(2^ 1兀D))同樣，如果信道容量C已知，那么我們可以使用
C i_t(l-^Z(al"D))來解出a。這其中的基本思想是如果恰當(dāng)選擇預(yù)選信道質(zhì)量值
C，例如將其設(shè)定成某個目標(biāo)容量Ct，那么我們可以通過求解上述等式來得到a ，進而確定 比例因子。然后，所確定的比例因子可以用于對軟輸入值進行比例變換，以便產(chǎn)生經(jīng)過比例 變換的序列ayi... ayn，隨后，經(jīng)過比例變換的序列將會作為經(jīng)過比例變換的軟輸入而被 提供給迭代解碼器。在依照本發(fā)明的不同實施例之一來執(zhí)行這個操作時，解碼器的性能與 正確的a實際已知的情況幾乎是相同的。此外，無論無記憶信道是何種類型，也就是說，無 論對數(shù)似然比的幅度分布多大，這種技術(shù)都是可以使用的。這是因為通過觀察可知，如果 依照信道香農(nóng)容量之類的信道質(zhì)量值而不是AWGN信道的s2或二進制對稱信道的交叉概率 (cross-over)之類的典型參數(shù)來描述臨界區(qū)域，那么所觀測的臨界區(qū)域不會明顯依賴于特 定信道，并且在大多數(shù)情況下，所述區(qū)域幾乎可以用香農(nóng)信道容量之類的信道質(zhì)量值唯一 描述。因此，如果所述編碼具有很好的設(shè)計并且具有升降急劇的性能曲線，那么相對于信道 的特定細節(jié)而言，恰當(dāng)選擇的Ct幾乎是不變的，并且它主要依賴于所使用的特定碼。這種 不變性在信道非常復(fù)雜并且有可能隨時間快速變化例如無線衰落信道的狀況中是非常有 用的。
10
現(xiàn)在將參考圖2 4來描述本發(fā)明的方法。 圖2描述的是一種依據(jù)信道容量目標(biāo)值C這類預(yù)選信道質(zhì)量值100來為一組指 定輸入值102產(chǎn)生比例因子的實施方式。 在步驟106，通過求解關(guān)于a 108的容量估計等式，可以使用所輸入的尚未進行過 比例變換的軟值yp... ，yn 102以及容量目標(biāo)CtlOO來計算所要應(yīng)用的比例因子，其中所述 輸入的尚未進行過比例變換的軟值可以是解調(diào)器56的輸出。所求解的容量估計等式可以
如下表述 <formula>formula see original document page 11</formula> 其中C是預(yù)選信道質(zhì)量值，例如信道目標(biāo)容量，i是用于對具有n個軟符號的輸入 集合中尚未進行過比例變換的軟符號數(shù)目進行指示的計數(shù)變量，h則是與所使用的相應(yīng)編 碼函數(shù)相對應(yīng)的已知軟值分布函數(shù)。 接著，在步驟110中將會使用a 108而對那些尚未進行過比例變換的軟值71，...711
102執(zhí)行比例變換，由此獲取經(jīng)過比例變換的軟值a yi， . . . ， a yn112。在一個實施例中，假
設(shè)恰當(dāng)進行了比例變換，那么經(jīng)過比例變換的軟值ayi，...， ayn 112即為迭代解碼器58 可靠解碼的對數(shù)似然比。 除了常規(guī)的比例變換方法之外，我們還根據(jù)與預(yù)定目標(biāo)C相匹配的信道容量而為 輸入數(shù)據(jù)的比例變換適配提出了兩種實際方法。首先，我們通過<formula>formula see original document page 11</formula>來定義 函數(shù)g。 圖3描述的是本發(fā)明的比例因子確定方法，所述方法會在經(jīng)由所輸入的尚未進行 比例變換的軟值yi. . . yn202的單程中確定所要應(yīng)用的比例因子，其中所輸入的尚未進行比 例轉(zhuǎn)換的軟值是預(yù)選信道質(zhì)量值200的函數(shù)，并且所述預(yù)選信道質(zhì)量值可以是所用編碼的 容量目標(biāo)Ct。在步驟206中將會如下使用未經(jīng)比例變換的軟值202的幅度|yi|，... ， |yn|。 以及容量目標(biāo)Ct200來計算多個信道質(zhì)量值，例如3個或更多不同比例因子Ql< a2< a3 的容量Cj(通過進行選擇來覆蓋關(guān)于a的實際值的至少一部分預(yù)期范圍)<formula>formula see original document page 11</formula> 然后，在步驟208將會使用一個匹配函數(shù)來精細比例因子估計，其中舉例來說，所 述函數(shù)可以是尚未進行比例變換的軟值202的函數(shù)。并且舉例來說，通過執(zhí)行二階或是更 高階數(shù)的反內(nèi)插方法，可以對匹配于目標(biāo)容量Ct的比例因子進行估計。而作為替換并且更 為精確的方法有時可以用于執(zhí)行步驟208，所述方法會圍繞每一個可能的自變量而將符合 函數(shù)g(ax)的多項式系數(shù)制表，以此作為a的函數(shù)，然后則會在多個取樣上求出其平均 值。在硬件中可以將反內(nèi)插法作為逐次逼近迭代并且使用基本的加法/減法/移位運算來 加以實現(xiàn)。在某些實施例中，容量函數(shù)g()或匹配多項式的系數(shù)可以保存在存儲器60中所 包含的查找表中。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送操作中，在不工作的時候可以執(zhí)行這個容量計算。經(jīng)過 精細的比例因子估計a210是作為步驟208的輸出來獲取的。接著，在步驟212中將會使 用a 210來對尚未進行過比例變換的輸入軟值yi， . . . ， yn 202進行比例變換，以便得到經(jīng) 過比例變換的軟值ayi，...， ayn 214。在某些實施例中，如果正確執(zhí)行了比例變換，那么 經(jīng)過比例變換的軟值ayi， ...， ayn214將會采用對數(shù)似然比的形式，并且解碼器58可以對這些軟值進行正確的處理。 圖4描述的是依照本發(fā)明來確定和使用比例因子的另一種方法。圖4的方法非常 適合在連續(xù)處理軟值yi的系統(tǒng)中使用，例如Tubo均衡方案。在這種情況下，比例因子a 可以用一個控制回路來確定。這個控制回路中的誤差信號則是由預(yù)選信道質(zhì)量值以及對 應(yīng)于經(jīng)過比例變換的取樣的信道質(zhì)量值之間的差值確定的，其中預(yù)選信道質(zhì)量值例如可以 是信道目標(biāo)容量，與經(jīng)過比例變換的取樣相對應(yīng)的信道質(zhì)量值則例如可以是取樣信道容量 g(a |y」)。然后，所述誤差信號將會經(jīng)過過濾并且作為校正而被用于當(dāng)前的比例因子，以 便形成一個迭代更新過程。這其中的處理可以如下進行
a i+1 = a i+ e * a i * (C^-g ( a丄* y》) 其中￡是步長參數(shù)。相似的等式可以與不同的更新步長結(jié)合使用。在這里允許 a在某些預(yù)選的最小和最大值之間改變。此外，在不同的實施例中可以對比例因子調(diào)整步 長進行選擇，使之相對較小，例如小于a的最大值的2%，并且在很多情況下都小于a的最 大值的1%。 這種方法在Turbo均衡方案中具有附加優(yōu)點，它可以在整個解碼處理中保持幾乎 恒定的輸入容量，由此補償因為增加解碼器的非本征軟輸出所產(chǎn)生的正值比例變換反饋。
在圖4中，來自信道302的數(shù)據(jù)會在步驟304中由均衡器和/或解調(diào)器進行處理， 從而輸出一個未經(jīng)比例變換的軟值yi 306。未經(jīng)比例變換的軟值yi 306以及預(yù)選信道質(zhì) 量值將會輸入到用于更新比例因子a 310的過濾步驟308中，其中所述預(yù)選信道質(zhì)量值例 如可以是指定編碼的容量目標(biāo)Ct300。過濾步驟可以由一個以硬件方式實施的過濾器執(zhí)行。 步驟308中使用的過濾器是一個非線性過濾器，它會解出比例因子a310，其中所述比例因 子是輸入到其中的軟值以及預(yù)選信道質(zhì)量值300的函數(shù)。在步驟308中執(zhí)行的過濾是基于 每一個值執(zhí)行的，并且在這個步驟中會為每一個所要處理的采樣執(zhí)行逐步調(diào)整。在一開始 可以將比例因子a設(shè)定成預(yù)定的初始值，例如1，并且可以隨著過濾的實施而進行會聚。作 為過濾處理的一部分，在步驟308中使用的過濾器將會測量容量影響并且將其與(^300進 行比較。如果容量影響大于Ct，那么比例因子a310將會減小。如果容量影響小于Ct，那么 比例因子a將會增大。接下來，部件312會將過濾步驟308中輸出的比例因子a 310的值 與未經(jīng)比例變換的軟值yi 306相乘或者對其執(zhí)行比例變換，以便產(chǎn)生一個經(jīng)過比例變換的 軟值ayi 314。經(jīng)過比例變換的軟值ayi 314將會輸入到解碼器316中，該解碼器則輸出 非本征軟信息318。所述非本征軟信息318將會進入均衡器304，在所述均衡器中會對這個 軟信息進行處理，使之成為一個新的未經(jīng)比例變換的軟值yi 306。這個新的未經(jīng)比例變換 的軟值yi 306將會進入過濾步驟308，在所述步驟中將會執(zhí)行前述過濾處理，以便緩慢地驅(qū) 使比例因子a310的值成為正確的值。然后，所述處理將會再次經(jīng)歷比例變換步驟312、解 碼步驟316以及均衡步驟304。并且該循環(huán)將會持續(xù)進行，直至得到令人滿意的比例因子值 a 310。然后，解碼器316將會使用經(jīng)過比例變換的值ayi作為對數(shù)似然比，以便產(chǎn)生輸出 320。 在圖5中，我們給出了與使用作為信道質(zhì)量值的香農(nóng)信道容量的情況相對 應(yīng)的函數(shù)g的圖形，其中g(shù)(x) = l-h(z(x))， h是二進制熵函數(shù)，并且h(x) = (l-x) l0g2(l-X)-Xlog2(X)， z(x) = l/(l+ex)。如果x是一個依照與特定信道相關(guān)聯(lián)的對數(shù)似然 比分布的隨機變量，那么g(x)的預(yù)期值即為信道的(二進制輸入)香農(nóng)容量。
上述方法可以在計算機系統(tǒng)中執(zhí)行，所述計算機系統(tǒng)包含了耦合在一起的存儲 器、CPU以及一個或多個輸入和/或輸出設(shè)備。存儲器包括依照本發(fā)明執(zhí)行的程序。在執(zhí) 行該程序時，所述程序使CPU依照本發(fā)明來接收、處理和輸出數(shù)據(jù)。作為選擇，本發(fā)明的步 驟也可以用專用硬件執(zhí)行，例如電路和/或硬件與軟件組合。 上述方法和設(shè)備非常適合與多種依賴于比例變換的解碼技術(shù)結(jié)合使用。這些技術(shù) 的實例包括LDPC解碼技術(shù)以及Turbo解碼技術(shù)。
權(quán)利要求
一種確定預(yù)選信道質(zhì)量值以用于對軟值進行比例變換的方法，所述方法包括通過模擬已知信道上的目標(biāo)碼，并且得到所述已知信道處于目標(biāo)性能水平的容量，來基于編碼方案選擇信道質(zhì)量值；計算比例因子，所述比例因子將會產(chǎn)生與所選信道質(zhì)量值相對應(yīng)的軟分布。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述模擬已知信道上的目標(biāo)碼的步驟中，所述已 知信道基本上是加性高斯白噪聲(AWGN)信道。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述得到所述已知信道處于目標(biāo)性能水平的容 量的步驟中，所述目標(biāo)性能水平是近似10-3的幀差錯率。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟使用所述比例因子來對軟值進行比例 變換。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述比例因子與當(dāng)前信道狀態(tài)無關(guān)。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括以下步驟對于一組未經(jīng)過比例變換的軟值計算多個信道質(zhì)量值，所述多個信道質(zhì)量值中的每一 個對應(yīng)不同的可能的比例因子；進行內(nèi)插，以便在所述多個信道質(zhì)量值之間得到與所述預(yù)選質(zhì)量值對應(yīng)的信道質(zhì)量值。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括以下步驟從允許所采用的比例因子變化的比例因子范圍內(nèi)，選擇初始比例因子； 根據(jù)解調(diào)器輸出的軟值，調(diào)整所應(yīng)用的比例因子。
8. —種用于確定信道質(zhì)量值以對軟值進行比例變換的裝置，包括用于通過模擬已知信道上的目標(biāo)碼，并且得到所述已知信道處于目標(biāo)性能水平的容 量，來基于編碼方案選擇信道質(zhì)量值的模塊；用于計算比例因子的模塊，所述比例因子將會產(chǎn)生與所選信道質(zhì)量值相對應(yīng)的軟分布。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述已知信道基本上是加性高斯白噪聲(AWGN)信道。
10. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述目標(biāo)性能水平是近似10-3的幀差錯率。
11. 如權(quán)利要求8所述的裝置，還包括用于使用所述比例因子來對軟值進行比例變換 的模塊。
12. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述比例因子與當(dāng)前信道狀態(tài)無關(guān)。
13. 如權(quán)利要求8所述的裝置，還包括用于對于一組未經(jīng)過比例變換的軟值計算多個信道質(zhì)量值的模塊，所述多個信道質(zhì)量 值中的每一個對應(yīng)不同的可能的比例因子；用于進行內(nèi)插以便在所述多個信道質(zhì)量值之間得到與所述預(yù)選質(zhì)量值對應(yīng)的信道質(zhì) 量值的模塊。
14. 如權(quán)利要求8所述的裝置，還包括以下步驟從允許所采用的比例因子變化的比例因子范圍內(nèi)，選擇初始比例因子； 根據(jù)解調(diào)器輸出的軟值，調(diào)整所應(yīng)用的比例因子。
15. —種用于確定預(yù)選信道質(zhì)量值以對軟值進行比例變換的裝置，包括第一處理器，用于通過模擬已知信道上的目標(biāo)碼，并且得到所述已知信道處于目標(biāo)性 能水平的容量，來基于編碼方案選擇信道質(zhì)量值；第二處理器，用于計算比例因子，所述比例因子將會產(chǎn)生與所選信道質(zhì)量值相對應(yīng)的 軟分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及在這里描述的是作為糾錯解碼處理的一部分而對軟值(214)進行比例變換的方法和設(shè)備。精確的解碼依賴于使用恰當(dāng)?shù)谋壤蜃?。選擇和使用比例因子來對軟值進行比例變換的目的在于提高和/或優(yōu)化解碼器性能，而不需要在經(jīng)由通信信道傳送信號時預(yù)先了解正確的比例因子或?qū)嶋H信道狀態(tài)，其中所述軟值是從所述信號中獲取的。本發(fā)明的技術(shù)假設(shè)所要處理的軟值是經(jīng)由可以用信道質(zhì)量值(200)準(zhǔn)確描述其質(zhì)量的通信信道傳送的。比例因子是從將要進行比例變換的軟值(208)的分布以及如下假設(shè)中確定的，其中所述假設(shè)是傳送信號的信道具有與預(yù)選信道質(zhì)量值(210)相對應(yīng)的質(zhì)量。
文檔編號H03M13/00GK101695013SQ200910174480
公開日2010年4月14日 申請日期2003年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者弗拉基米爾·諾維克科瓦, 湯姆·理查森, 金輝 申請人:高通股份有限公司;