專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)組合匹配濾波抽樣與硬碼元判斷對(duì)碼元解碼的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信方法和系統(tǒng)，并且更特別地涉及用于對(duì)來(lái)自于在通信信道上接收的信號(hào)中的碼元進(jìn)行解碼的方法和系統(tǒng)。
正如也是所熟知的，均衡器被用來(lái)從遭受時(shí)間擴(kuò)散、導(dǎo)致碼間干擾(ISI)的信息調(diào)制信號(hào)(該信息調(diào)制信號(hào)通過(guò)通信信道從一個(gè)發(fā)射機(jī)中被接收)中解調(diào)信息碼元。傳統(tǒng)均衡器包括橫向均衡器，它們把橫向的或者有限脈沖響應(yīng)濾波器應(yīng)用到是信道特性倒數(shù)的接收信號(hào)上，從而取消了至少一些信道有害影響。不幸地，橫向均衡器可能不是對(duì)于所有類(lèi)型的信道都有效，并且可能導(dǎo)致噪音的放大。
另一種已知類(lèi)型的均衡器是一個(gè)判斷反饋均衡器(DFE)，其中，已經(jīng)解碼的比特被用來(lái)減掉由時(shí)間擴(kuò)散引起它們的延遲回波，從而消除ISI并使下一比特能夠被解碼。不幸地，DFE均衡器只有當(dāng)后來(lái)的延遲回波弱于正被解碼的信號(hào)分量時(shí)才可以很好地工作。否則，DFE可能拋棄回波中太多的有用能量。在這種情況中存儲(chǔ)接收信號(hào)抽樣并按照時(shí)間倒序回顧地處理它們則是可能的。按照一個(gè)前向或時(shí)間顛倒順序處理的均衡器例如在如下文獻(xiàn)中被描述coinventor Dent和Croft的標(biāo)題為“Divers ity PI/4-DQPSK Demodulation(分集PI/4-DQPSK解調(diào))”的美國(guó)專(zhuān)利No.5,841,816和coinventor Dent與Chennakeshu的標(biāo)題為“Method and Apparatus for Bidirectional Demodulationof Digitally Modulated Signals(數(shù)字調(diào)制信號(hào)的雙向解調(diào)的方法和設(shè)備)”的5,335,250，因此這些文獻(xiàn)的公開(kāi)在此通過(guò)參考全部被結(jié)合。這些專(zhuān)利還描述了一種最大似然序列估計(jì)(MLSE)技術(shù)，其與DFE不同，不需要拋棄延遲回波中的能量。
均衡器通?？赡苄枰_定相對(duì)于某些標(biāo)準(zhǔn)延遲射線的所有顯著的延遲回波的相位和幅度，其數(shù)值表征發(fā)射信道并因此被稱(chēng)作信道系數(shù)或信道估計(jì)?？梢酝ㄟ^(guò)以一個(gè)“同步字”或“導(dǎo)頻碼元”的形式把已知碼元包括在發(fā)射信號(hào)中來(lái)確定信道估計(jì)?？商娲?，在通常所說(shuō)的盲均衡器的均衡器的情況下，可以同時(shí)估計(jì)信道和未知的數(shù)據(jù)。盲均衡器的一種形式在coinventor Dent的標(biāo)題為“Channel IndependentEqualizer Device(信道獨(dú)立均衡器設(shè)備)”的美國(guó)專(zhuān)利No.5,557,645中被描述，因此其公開(kāi)通過(guò)參考全部被結(jié)合。
當(dāng)一個(gè)均衡器或解調(diào)器后面跟著一個(gè)糾錯(cuò)解碼器時(shí)，從解調(diào)器傳遞“軟”判斷而不是“硬”判斷給糾錯(cuò)解碼器對(duì)于糾錯(cuò)解碼可能是有利的。軟判斷優(yōu)選地應(yīng)該是表示一個(gè)特定碼元是這個(gè)或另一個(gè)值的可能性的數(shù)值，并且更明確地，優(yōu)選地與碼元可能性的負(fù)對(duì)數(shù)成比例。經(jīng)常，碼元的信噪比是一個(gè)適當(dāng)?shù)能浥袛唷＿@種軟判斷可以通過(guò)在Hammar的標(biāo)題為“Method of Generating Quality Factors forBinary Digits Obtained in the Viterbi-Analysis of a Signal”(產(chǎn)生信號(hào)維特比分析中獲得的二進(jìn)制數(shù)字的品質(zhì)因數(shù)的方法)的美國(guó)專(zhuān)利No.5,099,499中描述的技術(shù)從MLSE均衡器中獲得，因此該專(zhuān)利的公開(kāi)在此通過(guò)參考全部被結(jié)合。Hammar使一個(gè)二進(jìn)制碼元的軟判斷等于碼元的相反值的度量(metric)減去碼元解碼值的度量之間的一個(gè)差值，除以所有度量之和或者M(jìn)LSE均衡器的最后的度量。差值度量表示碼元的信號(hào)強(qiáng)度同時(shí)最后的度量表示信道中的噪聲。因此，Hammar的軟信息可以是在每一碼元基礎(chǔ)上的信噪比的一個(gè)測(cè)量。
coinventor Dent的標(biāo)題為“Adaptive Maximum LikelihoodDemodulator”(自適應(yīng)最大似然解調(diào)器)的美國(guó)專(zhuān)利No.5,331,666描述了一種用于諸如QPSK、OQPSK、DQPSK和π/4-DQPSK之類(lèi)的四相調(diào)制的MLSE設(shè)備，該專(zhuān)利的公開(kāi)因此在此通過(guò)參考全部被結(jié)合。它描述了通過(guò)利用4相位星座中的象限對(duì)稱(chēng)如何可以簡(jiǎn)化度量計(jì)算。
在coinventor Zangi的共同懸而未決的標(biāo)題為“Methods，Receivers And Equalizers For 8PSK Modulation Having IncreasedComputational Efficiency(具有提高的計(jì)算效率的8PSK調(diào)制的方法、接收機(jī)和均衡器)”(申請(qǐng)序列號(hào)＿＿申請(qǐng)日＿＿)中，在星座中利用八分對(duì)稱(chēng)以便減少度量計(jì)算的一種8PSK均衡器被描述。此申請(qǐng)(代理人備忘錄8194-354)因此在此通過(guò)參考全部被結(jié)合。
不幸地，當(dāng)碼元的數(shù)量和/或碼間干擾的數(shù)量變大時(shí)，上述的均衡技術(shù)可能變得計(jì)算量增加。計(jì)算復(fù)雜性可能導(dǎo)致移動(dòng)終端中增加的功率消耗和/或增加的處理時(shí)間。此外，在均衡器中做出的碼元判斷可以不對(duì)糾錯(cuò)解碼器提供一個(gè)期望輸入。因此，為了增加以高概率對(duì)各個(gè)碼元進(jìn)行解碼的可能性，可能會(huì)引入進(jìn)一步的復(fù)雜性。
特別地，由于不同的理由，在均衡器中作出的碼元判斷可能不對(duì)糾錯(cuò)解碼器提供一個(gè)期望輸入。一個(gè)MLSE均衡器確定以最高概率成為被發(fā)射的序列的那一個(gè)序列?？墒?，一個(gè)個(gè)體碼元可以不是以最高概率發(fā)射的碼元的那個(gè)碼元。為了獲得各個(gè)碼元的可能性，通常所說(shuō)的最大A后驗(yàn)(MAP)解碼的一種不同類(lèi)型的解調(diào)可以被使用，可是它可能有過(guò)度的復(fù)雜性。MAP和MLSE之間的一個(gè)差值從MLSE設(shè)備中的誤差事件到多個(gè)誤差事件的趨勢(shì)中而來(lái)，其中，一組相鄰碼元可能是錯(cuò)誤的或者具有高誤差概率。
而且，全MLSE經(jīng)常太復(fù)雜于是可以使用MLSE和DFE的一個(gè)組合，即通常所說(shuō)的每一殘存者處理(Per Survivor Processing)(PSP)。當(dāng)時(shí)間擴(kuò)散跨越一個(gè)大數(shù)目L的碼元周期、碼元來(lái)自比M個(gè)碼元的二進(jìn)制字母表更大時(shí)，MLSE-PSP可能很有用，并且與ML成比例的結(jié)果的全MLSE復(fù)雜性可能太大。例如，對(duì)于8-PSK(M＝8)和時(shí)間擴(kuò)散的五個(gè)碼元周期，對(duì)于每一解碼碼元，一個(gè)MLSE設(shè)備可能需要計(jì)算85＝32,768次度量，這通常太過(guò)量了。
在coinventor Zangi的1999年1月26日申請(qǐng)的標(biāo)題為“Reduced Complexity MLSE Equalizer for M-ARY ModulatedSignals(M-ARY調(diào)制信號(hào)的降低復(fù)雜性的MLSE均衡器)”的美國(guó)申請(qǐng)No.09/237,356中，公開(kāi)了可以通過(guò)利用8PSK中的八分圓對(duì)稱(chēng)性減少該數(shù)目，該申請(qǐng)的公開(kāi)在此通過(guò)參考全部被結(jié)合?？墒?，即使四或八倍地減少度量計(jì)算也可能不夠。結(jié)果，少于全MLSE的可能需要被使用。
在簡(jiǎn)化的MLSE中，不是五個(gè)連續(xù)碼元的所有組合(對(duì)于5碼元時(shí)間擴(kuò)散)都被計(jì)算。最老的(例如三個(gè))碼元被“確定”并且它們的數(shù)值使用在一個(gè)DFE操作中以便減去由已經(jīng)確定的碼元引起的ISI，例如僅僅留下兩個(gè)碼元來(lái)假定在設(shè)備的MLSE部分中。這能夠把度量計(jì)算的數(shù)目減少到64。因?yàn)閷?duì)于MLSE設(shè)備的每一可能性或狀態(tài)，不同組的確定碼元被保持在一個(gè)路徑歷史記錄中，其數(shù)目為ML-1，在此L是被MLSE估計(jì)的碼元數(shù)目，所以DFE抽頭是“每一狀態(tài)”DFE抽頭并且對(duì)于所有的狀態(tài)并不都是相同的。因此，術(shù)語(yǔ)“每一殘存者處理”被使用。
不幸地，正象純的DFE中一樣，當(dāng)與DFE或PSP抽頭相應(yīng)的延遲回波中的能量大于MLSE抽頭中的能量時(shí)，MLSE-PSP不能很好地操作。可是，通過(guò)把接收數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波以便消除某些回波或增加其他回波或者兩者兼有從而可以改變?cè)诓煌a元間隔延遲之間的回波能量的分配。因此，可以通過(guò)首先估計(jì)延遲回波的強(qiáng)度然后決定能量分配對(duì)于MLSE-PSP或時(shí)間顛倒的MLSE-PSP是否有利從而來(lái)執(zhí)行MLSE-PSP。如果不是，例如存在比MLSE抽頭更強(qiáng)烈的回波，則例如使用如上引用的Zangi申請(qǐng)所述的方法來(lái)確定一個(gè)預(yù)濾波器，以便把能量分配改變?yōu)樽钣欣贛LSE-PSP?？墒牵捎谇爸脼V波操作(它不代表信號(hào)的一個(gè)匹配濾波器)，則在來(lái)自全MLSE的性能中可能有一個(gè)降低，結(jié)果造成更多誤差和減弱的軟信息。
因此，盡管有上述的技術(shù)，但是仍然繼續(xù)需要用于解碼多比特碼元的方法和系統(tǒng)，其可以以高精確度精確地解碼各個(gè)碼元，而不必需要把過(guò)度的處理復(fù)雜性引入到該解碼方法和系統(tǒng)中。
更明確地，每個(gè)碼元的至少一個(gè)抽樣是從通信信道收到的信號(hào)中獲得的。每個(gè)碼元的至少一個(gè)抽樣被處理以便獲得碼元的硬碼元判斷。每個(gè)碼元的至少一個(gè)抽樣還要被匹配濾波以便獲得一組包括每一碼元一個(gè)抽樣的匹配濾波抽樣。所述一組匹配濾波抽樣和硬碼元判斷然后被組合以便獲得軟碼元值。軟碼元值然后可以被處理以便獲得所述多比特碼元的軟比特值。
可以對(duì)前置濾波輸入信號(hào)抽樣執(zhí)行MLSE-PSP處理以便獲得硬判斷。初始的、未前置濾波的輸入信號(hào)抽樣還可以被處理，以便確定改良的軟信息而不受前置濾波的影響，從而允許該碼元判斷比MLSE-PSP提供的結(jié)果更精確。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)碼元的至少一個(gè)抽樣是每個(gè)碼元的一個(gè)抽樣，并且通過(guò)執(zhí)行維特比MLSE和PSP來(lái)處理每個(gè)碼元的至少一個(gè)抽樣。該至少一個(gè)抽樣最好被前置濾波從而為MLSE-PSP處理調(diào)節(jié)該至少一個(gè)抽樣。前置濾波器系數(shù)可以基于通信信道的信道系數(shù)而被計(jì)算出來(lái)。信道系數(shù)可以基于通信信道的已知碼元而被計(jì)算出來(lái)。匹配濾波器可以包括接收機(jī)中頻濾波器的結(jié)果。
在把所述一組匹配濾波抽樣和硬碼元判斷組合以便獲得軟碼元值時(shí)，硬碼元判斷可以經(jīng)過(guò)表示發(fā)射濾波、一個(gè)多徑傳播信道和匹配濾波的一個(gè)復(fù)合濾波器而被傳送。復(fù)合濾波可以是以在已知碼元的幫助下產(chǎn)生的信道估計(jì)為基礎(chǔ)的。復(fù)合濾波也可以是以硬碼元判斷為基礎(chǔ)的。所述組合可以對(duì)于每一碼元產(chǎn)生一個(gè)無(wú)碼間干擾復(fù)數(shù)，以便提供均衡的軟碼元值。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，當(dāng)處理軟值以便對(duì)于多比特碼元的每一比特獲得軟比特值時(shí)，碼元可以被旋轉(zhuǎn)通過(guò)22.5度，以便可能的碼元值位于復(fù)平面中的22.5度的奇倍數(shù)。第一比特的軟值可以只從軟碼元值的實(shí)部中被導(dǎo)出，并且第二比特的軟值可以只從軟碼元值的虛部中被導(dǎo)出。對(duì)于每一碼元，第三比特的軟值可以從與第一和第二比特的硬判斷結(jié)合的軟碼元的實(shí)部和虛部中被導(dǎo)出。來(lái)自在通信信道上接收的一個(gè)信號(hào)中的多比特碼元的改良解碼從而可以被獲得。
最佳實(shí)施方式現(xiàn)在將在下文中參考附圖更完整地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以被具體表達(dá)為許多不同的形式而不應(yīng)該被解釋為局限于在此處闡明的實(shí)施例；而是，提供這些實(shí)施例以使本公開(kāi)將全面而完整，并且將把本發(fā)明的范圍完全地表達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。同樣的數(shù)字在各圖中指同樣的元件。
正如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的那樣，本發(fā)明可以被具體表達(dá)為方法、系統(tǒng)(設(shè)備)和/或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可以采取完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例或者軟件和硬件兩方面結(jié)合的實(shí)施例的形式。
本發(fā)明的各個(gè)方面在包括框圖和流程圖附圖的下列圖中被詳細(xì)地說(shuō)明。應(yīng)該理解，每一個(gè)塊以及塊的組合都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些計(jì)算機(jī)程序指令可以被提供到一個(gè)處理器或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以便產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，以便在處理器或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在塊或塊組中規(guī)定的功能的裝置。這些計(jì)算機(jī)程序指令還可以被儲(chǔ)存在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)器中，其能夠引導(dǎo)一個(gè)處理器或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備來(lái)以一種特定的方式進(jìn)行操作，以便儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括實(shí)現(xiàn)在流程圖塊或塊組中規(guī)定功能的指令裝置的一件產(chǎn)品。
因此，圖中的塊組提供用于執(zhí)行規(guī)定功能的裝置組合，用于執(zhí)行規(guī)定功能的步驟組合以及用于執(zhí)行規(guī)定功能的程序指令。還應(yīng)該理解，附圖的每一個(gè)塊以及附圖中的塊組合都能夠通過(guò)執(zhí)行規(guī)定功能或步驟的基于專(zhuān)用硬件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和/或通過(guò)專(zhuān)用硬件和計(jì)算機(jī)指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明接收通過(guò)擴(kuò)散介質(zhì)來(lái)自發(fā)射機(jī)中的一個(gè)信息調(diào)制信號(hào)。擴(kuò)散介質(zhì)把連續(xù)碼元“拖尾”成為彼此產(chǎn)生碼間干擾(ISI)。由于ISI，每一接收信號(hào)抽樣取決于從M個(gè)碼元字母表中選擇的L個(gè)發(fā)射碼元。這樣一個(gè)信號(hào)的一個(gè)全最大似然序列估計(jì)器(MLSE)通常包括測(cè)試所有的ML個(gè)碼元組合以便使用維特比算法來(lái)解碼每一信號(hào)抽樣。當(dāng)M或L為大時(shí)這可能太復(fù)雜。
根據(jù)本發(fā)明，在上面引用的coinventor Zangi的申請(qǐng)系列中描述的一種均衡器技術(shù)可以首先被應(yīng)用來(lái)獲得碼元的硬碼元判斷。特別地，執(zhí)行信道估計(jì)以便確定一組信道系數(shù)，該信道系數(shù)描述每一信號(hào)抽樣與L個(gè)碼元的每一個(gè)的相關(guān)性。然后使用該信道估計(jì)來(lái)執(zhí)行前置濾波器計(jì)算以便確定一個(gè)前置濾波，這將把L個(gè)碼元上的相關(guān)性改變?yōu)檫m合于一個(gè)具有每一殘存者處理的MLSE判斷反饋抽頭的MLSE均衡器的相關(guān)性。然后使用該確定的前置濾波器來(lái)執(zhí)行前置濾波。然后，MLSE-PSP均衡被執(zhí)行以便確定發(fā)射碼元的一個(gè)估計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明，這些碼元估計(jì)可用于利用初始的信道估計(jì)來(lái)從初始的、未前置濾波的信號(hào)抽樣中減去ISI，以便對(duì)于每個(gè)碼元獲得L個(gè)修改的信號(hào)抽樣，其可以只取決于那一個(gè)碼元，周?chē)a元的影響已經(jīng)被除去。然后，例如使用時(shí)間顛倒共軛信道估計(jì)來(lái)把L個(gè)碼元組合作為最佳組合系數(shù)以便獲得表示每個(gè)碼元的單個(gè)復(fù)數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，由Z表示的復(fù)數(shù)被轉(zhuǎn)換成碼元的每一Log2(m)信息比特的軟信息。8PSK調(diào)制的一種可仿效的技術(shù)包括把復(fù)數(shù)Z轉(zhuǎn)動(dòng)22.5度以便獲得一個(gè)新的實(shí)部I和一個(gè)新的虛部Q，僅僅根據(jù)虛部Q形成B1的一個(gè)軟值B1′，僅僅根據(jù)實(shí)部I形成比特B1的一個(gè)軟值B1′，以及根據(jù)實(shí)部和虛部?jī)刹糠中纬葿3的一個(gè)軟值。還可以使用從除以最佳最終MLSE-PSP度量的信道系數(shù)的平方和中獲得的總信號(hào)噪聲比的一個(gè)估計(jì)來(lái)?yè)Q算上述的三個(gè)軟比特值。組合的軟比特值然后可以以一種傳統(tǒng)方式被一個(gè)糾錯(cuò)解碼器處理以便糾正差錯(cuò)。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，在例如使用一個(gè)MLSE PSP均衡器獲得碼元的第一硬判斷之后，上面的返回替代程序可用來(lái)計(jì)算每個(gè)碼元的單個(gè)復(fù)數(shù)。此單個(gè)復(fù)數(shù)然后被量化為字母表中最近的碼元以便獲得一個(gè)新的硬判斷，由于前置濾波操作的影響，其可以在某些碼元位置上與初始的MLSE-PSP硬判斷有所不同。因?yàn)樾碌呐袛嗍且郧爸脼V波之前的信號(hào)抽樣為基礎(chǔ)的，所以能夠產(chǎn)生不需要遭受前置濾波損耗的一個(gè)更好的判斷。在單個(gè)返回替代傳送或者另外的再代替和迭代的任意期望次數(shù)之后，改良的硬判斷可以被使用例如直到在硬判斷中沒(méi)有指出進(jìn)一步改變?yōu)橹?。正如已?jīng)在上面描述的，改良的硬判斷然后被轉(zhuǎn)換成軟判斷。
每個(gè)接收到的抽樣(前置濾波之前)可以由如下方程式來(lái)描述r(k)＝Co·S(k)+C1·S(k-1)+C2·S(k-2)....+C(L-1)·S(k-L+1).
因此，如果所有碼元的第一估計(jì)是由諸如MLSE-PSP之類(lèi)的第一均衡過(guò)程來(lái)提供，然后碼元S(k-1)到S(k-L+1)的影響可以通過(guò)形成r′(k)＝r(k)-C1·S(k-1)-C2·S(k-2)-.......-C(L-I)·S(k-L+1)，
來(lái)減去，它現(xiàn)在是剩余項(xiàng)該一個(gè)測(cè)量，Co·S(K)。
為了執(zhí)行上面的減法，理想的是具有信道系數(shù)Co，C1...C(L-1)的估計(jì)，它可以通過(guò)把接收信號(hào)與定期地包括在每個(gè)發(fā)射信號(hào)分段(例如一個(gè)TDMA猝發(fā)或時(shí)隙))中的一組已知碼元進(jìn)行相關(guān)來(lái)形成。優(yōu)選地，通過(guò)解一個(gè)把信道系數(shù)和已知碼元值與接收信號(hào)抽樣進(jìn)行關(guān)聯(lián)的超尺寸聯(lián)立方程式組來(lái)產(chǎn)生信道估計(jì)，如上面引用的美國(guó)專(zhuān)利No.5,557,645所述。
取決于碼元S(k)的其他接收信號(hào)抽樣為r(k+1)＝Co·S(k+1)+C1·S(k)+C2·S(k-1).
r(k+2)＝Co·S(k+2)+C1·S(k+1)+C2·S(k).
等等。通過(guò)減掉除了S(k)之外的所有碼元的影響，修改的接收信號(hào)抽樣r′(k)，r′(k+1)....r′(k+L-1)可以通過(guò)一個(gè)相關(guān)的信道系數(shù)而被獲得，它可以?xún)H僅取決于S(k)。根據(jù)最佳分集組合的理論，通過(guò)用相關(guān)信道系數(shù)的共軛來(lái)對(duì)每一個(gè)進(jìn)行加權(quán)并相加，則這些值可以被最佳組合，因此獲得如下被給出的一個(gè)復(fù)數(shù)ZZ＝Co*·r′(k)+C1*·r′(k+1).....+C*(L-1)·r′(k+L-1).
它現(xiàn)在是(Co2+C12...+C2(L-1)·S(k)，的一個(gè)測(cè)量，即，用在所有回波中它的總能量進(jìn)行加權(quán)的碼元S(k)的一個(gè)測(cè)量。
在coinventor Dent的申請(qǐng)日＿＿的標(biāo)題為“8-PSK TransmitFiltering Using Reduced Look-Up Tables(使用簡(jiǎn)化查詢(xún)表的8PSK發(fā)射濾波器)”相應(yīng)的美國(guó)申請(qǐng)No.＿＿中，說(shuō)明了一個(gè)8PSK星座可以被旋轉(zhuǎn)通過(guò)+22.5°以便給出具有實(shí)部(I)和虛部(Q)的碼元值，根據(jù)如下公式，每一個(gè)都只取決于每個(gè)8PSK碼元的三個(gè)比特中的兩個(gè)I＝aB2-bB2·B3 其中a＝0.5(sin(67.5°)+sin(22.5°))Q＝aB1+bB1·B3 并且b＝0.5(sin(67.5°)-sin(22.5°))在此申請(qǐng)中，22.5度旋轉(zhuǎn)的星座被用于接收機(jī)解碼。上面的公式描述了能量1的一個(gè)旋轉(zhuǎn)8PSK碼元的I、Q值，因此可以等同于在上面的Z的值(除了旋轉(zhuǎn)和能量換算以外)。能量換算通常對(duì)應(yīng)于一個(gè)值，即，它被希望獲得用于軟信息、但是對(duì)于三個(gè)比特B1、B2和B3的每一個(gè)被分成分開(kāi)的軟值。
因此，Z首先通過(guò)乘以ejπ/16被旋轉(zhuǎn)通過(guò)22.5°從而獲得旋轉(zhuǎn)的實(shí)部和虛部(I，Q)。由于22.5°旋轉(zhuǎn)，只有有關(guān)I分量的噪音現(xiàn)在可以影響比特B2，并且只有有關(guān)Q分量的噪聲可以影響比特B1。
一個(gè)糾錯(cuò)解碼器所需要的一特定比特的軟信息是該特定比特等于布爾值1的概率(它可以通過(guò)在比特為1的所有四個(gè)碼元上把誤差按指數(shù)進(jìn)行總和來(lái)得到)與布爾值為0的概率(它可以通過(guò)在比特為0的所有四個(gè)碼元上把誤差按指數(shù)進(jìn)行總和來(lái)得到)之比的對(duì)數(shù)?？墒?，因?yàn)橹皇且粋€(gè)其他比特B3出現(xiàn)在分別地把I或Q與B2或B1關(guān)聯(lián)的方程式中，所以總和范圍減小為如下的B3的兩個(gè)值(-1和+1)。B1的對(duì)數(shù)似然比只是虛部Q的函數(shù)，并被給出如下B1′=loge[ΣB3=-1B3=1e-(Q-S(a+bB3))22σq2ΣB3=-1B3=1e-(Q+S(a+bB3))22σq2]]]>在此，σq是有關(guān)Q部分的均方根噪聲，而S2＝∑|Ck|2是總的接收信號(hào)功率。同樣地，比特B2的對(duì)數(shù)似然比只是實(shí)部I的函數(shù)，并被給出如下B2′=loge[ΣB3=-1B3=1e-(I-S(a-bB3))22σi2ΣB3=-1B3=1e-(I+S(a-bB3))22σi2],]]>在此，σi是I部分的均方根噪聲。
如果上面的精確公式要被估計(jì)，則應(yīng)當(dāng)指出，這些公式計(jì)算分子項(xiàng)的總和的對(duì)數(shù)，其對(duì)數(shù)被給出(它是指數(shù)中的冪)，并且也用于分母項(xiàng)。這是在標(biāo)題為“Efficient Method for Averaging LogarithmicSignal Strength Values”(平均對(duì)數(shù)信號(hào)強(qiáng)度值的有效方法)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.08/938,905和標(biāo)題為“Method of AveragingLogarithmic Values”(平均對(duì)數(shù)值的方法)的08/938,410中處理的對(duì)數(shù)加法的問(wèn)題，這兩個(gè)專(zhuān)利申請(qǐng)都是coinventor Dent的，并且都是在1997年9月26日申請(qǐng)的，其公開(kāi)在此被參考結(jié)合。在其中描述的技術(shù)可以被有利地應(yīng)用來(lái)計(jì)算精確的軟信息表達(dá)式。
可是，通過(guò)僅僅把其P(B3)是最大的那個(gè)項(xiàng)包括在上面的求和中(即，使用B3的硬判斷)來(lái)近似該軟信息是已知的。當(dāng)這樣做時(shí)，上面的表達(dá)式徹底地簡(jiǎn)化為B1′=(a+bB3)Q[2S/σq2]]]>并且B2′=(a-bB3)I[2S/σi2].]]>同樣地，B3的軟信息的完整表達(dá)式為B3′=loge[ΣB1,B2e-[(I-S(a-b)B2)22σi2+(Q-S(a+b)B1)22σq2]ΣB1,B2e-[(I-S(a+b)B2)22σi2+(Q-S(a-b)B1)22σq2]]]]>當(dāng)只有B1和B2最大概率值被使用于上面的∑s中時(shí)，即，B1和B2硬判斷被代入，并且對(duì)于有關(guān)I和Q值的相等噪聲的傳統(tǒng)情況，上面的表達(dá)式徹底地簡(jiǎn)化為B3＇＝b(B1·Q-B2·I)·(2S/σ2)因此，通過(guò)使用包括前置濾波來(lái)縮短信道脈沖響應(yīng)的一個(gè)非最佳MLSE-PSP均衡器來(lái)實(shí)現(xiàn)第一解調(diào)，然后在包括一個(gè)最佳值匹配濾波的第二解調(diào)中使用如此獲得的碼元判斷，包括ISI的去除以便對(duì)于每一碼元獲得一個(gè)復(fù)數(shù)，它然后按照上面的方式被轉(zhuǎn)換成軟信息，這樣，一個(gè)改良的軟解碼結(jié)果可以被獲取。作為選擇，通過(guò)對(duì)于每個(gè)比特采取符號(hào)，則改良的軟判斷可以被轉(zhuǎn)換成改良的硬判斷。改良的硬判斷，如果與原始的不同，可以被迭代地反代入直到獲得收斂為止。
下列程序可以被用于ISI的去除，給出硬判斷。首先，信號(hào)可能已經(jīng)被接收機(jī)中頻濾波器濾波并因此可能已經(jīng)執(zhí)行了一部分匹配濾波的事實(shí)可以被忽略。以一種不同的方式表示的、由下面方程式描述的匹配濾波表示總的濾波，包括中頻濾波。
讓系數(shù)Ck，k＝1，L描述由發(fā)射濾波形成的信道和長(zhǎng)度L個(gè)碼元的多個(gè)傳播路徑，并且讓r(i)成為接收復(fù)數(shù)抽樣。然后使用Zi=Σk=1k=LCk*ri+k,]]>來(lái)計(jì)算匹配濾波抽樣，它是一個(gè)時(shí)間顛倒共軛信道濾波器。
確定的碼元現(xiàn)在要被信道和匹配濾波器濾波，它的組合脈沖響應(yīng)范圍約從-(L-1)到+(L-1)碼元，系數(shù)由如下給出Cj′=Σk=1k=LCk*Cj+k.]]>在此，求和范圍只是在其j+k是在范圍1到L內(nèi)的項(xiàng)。確定的碼元然后被濾波以便產(chǎn)生如下給出的值UiUi=Σj=-(L-1)j=+(L-1)Cj′S-j]]>從Zi中減掉Ui消除了ISI以及期望碼元的貢獻(xiàn)C＇oSi。因此，這被加回來(lái)以便給出期望的軟碼元值為(I，Q)i＝Zi-Ui+C＇oSi，其然后被轉(zhuǎn)換成軟比特值，如前所述。C＇o＝S2，如前面定義的總的信號(hào)功率。
同時(shí)，ei＝Zi-Ui可以被識(shí)別為信號(hào)抽樣i和使用確定碼元的預(yù)知值之間的誤差。ei的實(shí)部的均方值還要產(chǎn)生I值的方差并且虛部的均方產(chǎn)生Q值的方差，它們是使用上面的公式來(lái)計(jì)算正確換算的軟值B2′和B1′所需要的。B3′的簡(jiǎn)化公式可以使用這些方差的平均值，比如假定相等的I和Q噪聲。
因此，使用來(lái)自第一通過(guò)的硬碼元判斷、把MLSE-PSP均衡器簡(jiǎn)化來(lái)計(jì)算軟比特判斷的第二通過(guò)解碼可以包括利用一個(gè)時(shí)間顛倒共軛信道對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行匹配濾波的步驟。新的信道系數(shù)Cj′通過(guò)把原始的信道系數(shù)旋轉(zhuǎn)匹配濾波系數(shù)來(lái)形成。Cj′以硬碼元判斷而被旋轉(zhuǎn)以便形成信號(hào)預(yù)測(cè)。從匹配濾波信號(hào)抽樣中減去信號(hào)預(yù)測(cè)以便獲得I和Q預(yù)測(cè)誤差值。I和Q預(yù)測(cè)誤差值的方差被計(jì)算。根據(jù)碼元的硬判斷B1、B2和B3、總的信號(hào)功率Co′、與碼元Si相關(guān)的預(yù)測(cè)誤差ei以及預(yù)測(cè)誤差的方差計(jì)算出每個(gè)碼元Si的三個(gè)比特的軟信息。
不論使用在上面給出的簡(jiǎn)化公式還是精確的公式，則使用比精確公式中所有項(xiàng)少的某個(gè)近似是可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的教義而選擇的，可是其變化都被認(rèn)為在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)，正如權(quán)利要求所描述的。
實(shí)際上，接收信號(hào)通常被觀測(cè)通過(guò)帶通接收機(jī)濾波器，中頻濾波器，以便消除帶外干擾以及限制噪聲帶寬。中頻濾波器通常抑制所使用的抽樣速率的奈奎斯特帶寬外的所有信號(hào)。例如可以?xún)杀兜拇a元速率對(duì)信號(hào)進(jìn)行附加抽樣，然后使用一個(gè)更寬的中頻濾波器，它能夠?qū)邮招盘?hào)的頻率分量基本上沒(méi)有影響。然后，影響信號(hào)的唯一的信道成分可能是發(fā)射濾波(脈沖整形)和傳播路徑。與這些匹配的一個(gè)濾波器可以以提高的輸入抽樣速率被數(shù)字地應(yīng)用，同時(shí)以碼元速率計(jì)算輸出抽樣。通過(guò)附
圖1的框圖來(lái)說(shuō)明這類(lèi)接收機(jī)的一個(gè)實(shí)施例。
現(xiàn)在參見(jiàn)附圖1，信號(hào)在天線10處被接收并且經(jīng)過(guò)一個(gè)雙工器或發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)11到一個(gè)下變換器12。下變換器12對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波以便把噪聲帶寬限制為低于AD轉(zhuǎn)換器14的抽樣速率的奈奎斯特帶寬。
下變換器12和AD轉(zhuǎn)換器14可以是零差類(lèi)型，或者優(yōu)選地是如下面的專(zhuān)利中所述的一種改良的零差接收機(jī)，這些專(zhuān)利是Lindquist等人的標(biāo)題為“Slope，Drift and Offset Compensation in Zero-If Receivers(零If接收機(jī)中的斜率、漂移和補(bǔ)償)”的美國(guó)專(zhuān)利No.5,712,637；coinventor Dent的標(biāo)題為“Compensation for SecondOrder Intermodulation in a Homodyne Receiver(零差接收機(jī)中第二順序交叉調(diào)制的補(bǔ)償)”的5,749,051；coinventor Dent的標(biāo)題為“Balance Companded Delta Conversion for Homodyne Receiver(零差接收機(jī)的平衡壓擴(kuò)式增量轉(zhuǎn)換)”的5,614,904；Lindquist等人的標(biāo)題為“Slope Drift and Off set Compensation in Zero-IfReceivers(零If接收機(jī)中的斜率、漂移和偏移補(bǔ)償)”的5,568,520；以及coinventor Dent的標(biāo)題為“D.C.OffsetCompensation in a Radio Receiver(無(wú)線電接收機(jī)中的D.C.偏移補(bǔ)償)”的5,241,702。這些專(zhuān)利的所有公開(kāi)在此通過(guò)參考全部被結(jié)合。
可替代地，下變換器12和AD轉(zhuǎn)換器14可以形成如下面的專(zhuān)利中所述的一種對(duì)數(shù)極性接收機(jī)(logpolar receiver)，這些專(zhuān)利是coinventor Dent的標(biāo)題為“Log-Polar Signal Processing(對(duì)數(shù)極性信號(hào)處理)”的美國(guó)專(zhuān)利No.5,048,059，coventor Dent的標(biāo)題為“Direct Phase Digitization(直接相位數(shù)字化)”的專(zhuān)利5,084,669以及coinventor Dent的標(biāo)題為“Encrypton(sic) System forDigital Cellular Communications(數(shù)字蜂窩通信的加密(sic)系統(tǒng))”的專(zhuān)利No.5,148,485和/或coinventor Dent的標(biāo)題為“Logarithmic Amplifier/Detector Delay Compensation(對(duì)數(shù)放大器/檢測(cè)器延遲補(bǔ)償)”的5,070,303的任何一個(gè)，這些專(zhuān)利的所有公開(kāi)在此被參考結(jié)合。
AD轉(zhuǎn)換器14把濾波后的接收信號(hào)數(shù)字化同時(shí)保存瞬時(shí)振幅和相位信息，以第一抽樣速率按照極性、對(duì)數(shù)極性或笛卡爾格式把復(fù)數(shù)值抽樣輸出給一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器15。頻率合成器13產(chǎn)生下變換的時(shí)鐘和本機(jī)振蕩器或者把一個(gè)精確的晶體16使用作為一個(gè)基準(zhǔn)進(jìn)行抽樣。晶體頻率也可以通過(guò)一個(gè)自動(dòng)頻率校正(AFC)環(huán)來(lái)微調(diào)，自動(dòng)頻率校正(AFC)環(huán)可以使用來(lái)自接收機(jī)的頻率誤差信息來(lái)糾正該石英頻率，正如下面的專(zhuān)利中所述的coinventor Dent的標(biāo)題為“Method ofRapidly Controlling the Frequency of a Coherent Radio Receiverand Apparatus for Carrying out the Method(快速控制相干的、無(wú)線電接收機(jī)的頻率的方法以及用于執(zhí)行該方法的設(shè)備)”的美國(guó)專(zhuān)利No.5,136,616；和/或Raith等人的標(biāo)題為“Apparatus forCorrecting Frequency in a Coherent Receiver(用于在相干接收機(jī)中糾正頻率的設(shè)備)”的美國(guó)專(zhuān)利4,947,409和/或Raith等人的標(biāo)題為”Method of Controlling the Frequency of a Coherent RadioReceiver and Apparatus for Carrying out the Method”(控制相干無(wú)線電接收機(jī)的頻率的方法以及用于執(zhí)行該方法的設(shè)備)的5,093,848，這些專(zhuān)利的所有公開(kāi)在此被參考結(jié)合。
數(shù)字信號(hào)處理單元15優(yōu)選地包含一個(gè)用于接收數(shù)字化信號(hào)信息的緩沖存儲(chǔ)器，因此保存在緩沖存儲(chǔ)器中的信息不需要一個(gè)碼元一個(gè)碼元地實(shí)時(shí)被處理，而是可以在接收足夠大一組信號(hào)抽樣塊(諸如一個(gè)TDMA時(shí)隙或猝發(fā)之類(lèi)的，其包含要被解碼的未知的信息碼元以及協(xié)助信道估計(jì)的已知碼元)之后被“脫機(jī)”處理。使用緩存器，還可按照自然的時(shí)間順序時(shí)間倒序或者混合順序來(lái)處理接收信號(hào)抽樣，或者按照相同的或不同的方式處理多倍的抽樣，正如下面的專(zhuān)利中所述的coinventor Dent等人的標(biāo)題為“Diversity PI/4-DQPSKDemodulation(分集PI/4-DQPSK解調(diào))”的美國(guó)專(zhuān)利5,841,816；coinventor Dent的標(biāo)題為“Simultaneous Demodulation andDecoding of a Digitally Modulated Radio Signal Using KnownSymbols”(使用已知碼元的數(shù)字調(diào)制無(wú)線電信號(hào)的同步解調(diào)和解碼)的5；673,291；和/或coinventor Dent等人的標(biāo)題為“Method andApparatus for Bidirectionally Demodulation of DigitallyModulated Signals(數(shù)字調(diào)制信號(hào)的雙向解調(diào)的方法和設(shè)備)”的5,335,250，其公開(kāi)在此被參考結(jié)合。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的解碼方法和系統(tǒng)的實(shí)施例框圖，其可以由附圖1的信號(hào)處理器15來(lái)完成。正如已經(jīng)描述的，圖2的每一塊和圖2的塊組合可以被具體表達(dá)為硬件、軟件和/或它們的組合。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖2，例如來(lái)自圖1的AD轉(zhuǎn)換器14的輸入信號(hào)抽樣按照第一種方法被處理從而獲得包含在一個(gè)信號(hào)抽樣塊中的信息碼元的硬判斷估計(jì)。第一處理例如使用一個(gè)利用與已知碼元的相關(guān)來(lái)確定若干多徑或信道系數(shù)的信道估計(jì)器22，和從信道系數(shù)中計(jì)算前置濾波器26的系數(shù)的一個(gè)前置濾波器計(jì)算機(jī)24，利用一個(gè)具有有限數(shù)量維特比狀態(tài)的最大似然序列估計(jì)器28，其對(duì)接收信號(hào)抽樣的應(yīng)用將把信號(hào)抽樣調(diào)節(jié)成為更好解碼的，如上面引用的coinventor Zangi的申請(qǐng)中所述的一樣。使用前置濾波26對(duì)接收輸入信號(hào)抽樣進(jìn)行濾波，并且濾波抽樣的MLSE 28解碼被用來(lái)產(chǎn)生硬碼元判斷?？商娲兀梢允褂毛@得初始組的硬碼元判斷的其他技術(shù)。
本發(fā)明然后使用硬碼元判斷來(lái)再一次處理原始接收信號(hào)抽樣以便獲得表示每一碼元組成二進(jìn)制比特的對(duì)數(shù)似然比的軟判斷。如上所述，第二處理可以使用一個(gè)匹配濾波器計(jì)算機(jī)32，該匹配濾波器計(jì)算機(jī)32使用來(lái)自信道估計(jì)器22中的信道估計(jì)。一個(gè)匹配濾波器34對(duì)接收信號(hào)抽樣進(jìn)行濾波。使用信道濾波器和匹配濾波器，硬判斷然后在組合器36中被組合。特別地，匹配濾波信號(hào)抽樣可以與濾波碼元相比較以便獲得每個(gè)碼元的一個(gè)失配或誤差值并且誤差的實(shí)部和誤差的虛部的均方方差可以被計(jì)算。每個(gè)碼元的硬判斷然后可以與一個(gè)相應(yīng)的誤差值結(jié)合從而對(duì)于每一碼元獲得一個(gè)無(wú)ISI的復(fù)數(shù)。此復(fù)數(shù)在轉(zhuǎn)換器42中被轉(zhuǎn)換成軟比特值。在糾錯(cuò)解碼器46中被誤差糾正解碼之前，來(lái)自上面類(lèi)型的好幾個(gè)塊解調(diào)中的軟比特值然后可以在去交織器48中被去交織。
如上所述的解碼的一個(gè)性能限制可能是信道估計(jì)的不準(zhǔn)確度。可是，一旦數(shù)據(jù)碼元的第一硬判斷可用，處理信號(hào)的另一實(shí)施例可以包括使用這些來(lái)第二次執(zhí)行信道估計(jì)。因此，可以通過(guò)把接收信號(hào)抽樣或匹配濾波信號(hào)抽樣與確定的碼元進(jìn)行相關(guān)來(lái)獲得改良的信道估計(jì)。
軟信息處理通過(guò)的信道估計(jì)被用來(lái)確定匹配濾波器系數(shù)。匹配濾波器最好與多徑傳播信道特性結(jié)合的發(fā)射脈沖整形相匹配。
當(dāng)AD轉(zhuǎn)換器14之前的接收機(jī)中頻濾波器為窄并且已經(jīng)與發(fā)射脈沖整形/頻譜匹配時(shí)，通過(guò)與已知碼元相關(guān)而輸出的接收機(jī)濾波器的信道估計(jì)可以產(chǎn)生組合了發(fā)射脈沖整形、傳播信道和接收濾波器的系數(shù)。而且，因?yàn)榻邮諡V波器已經(jīng)匹配了發(fā)射脈沖整形，所以只有與傳播信道匹配的匹配濾波器的那部分可能被留下來(lái)應(yīng)用。因此，可以期望通過(guò)觀察已經(jīng)經(jīng)過(guò)發(fā)射和接收濾波器的那些碼元來(lái)只估計(jì)接收濾波器之前的傳播信道。這可以按照將描述的一種方式來(lái)完成。
假定接收濾波器與發(fā)射脈沖整形匹配。與此假設(shè)的任何不符合可以用傳播信道來(lái)被集中。因此假定的發(fā)射和接收濾波器的組合是已知的，并且可以被應(yīng)用到碼元上以便對(duì)于每一碼元獲得一個(gè)濾波抽樣作為復(fù)數(shù)序列v(i)。期望找到傳播信道系數(shù)C(k)，k＝-L到+L，所以C(-L)v(i+L)+C(-L+1)v(i+L-1)....+Co.v(i)+C(1)v(i+1)...+C(L)v(i-L)＝r(i)對(duì)于所有的“i”。這是一組向量C＝C(-L)到C(+L)的超尺寸的聯(lián)立方程式，系數(shù)矩陣V由v值組成。它的解是C＝(V#V)-1V#R，在此R是r(i)值的一個(gè)向量。
在上面估計(jì)的傳播信道C可以是時(shí)間顛倒共軛并且被應(yīng)用到接收信號(hào)抽樣r(i)上以便產(chǎn)生匹配濾波抽樣Z(i)?？商娲兀烙?jì)剩余傳播信道(代表在接收濾波器之后剩下來(lái)被應(yīng)用的那部分匹配濾波)的其他技術(shù)可以被使用。
現(xiàn)在，由發(fā)射脈沖整形、多徑傳播信道和接收機(jī)匹配濾波組成的整個(gè)濾波可以被應(yīng)用到確定的碼元以便獲得相應(yīng)的Ui值來(lái)從Zi值中減去，剩下誤差值ei。
可以通過(guò)使用確定的碼元Si在另一估計(jì)過(guò)程中重新估計(jì)這整個(gè)濾波以便獲得如下給出的新系數(shù)(S#S)-1S#Z在此，S是現(xiàn)在由符號(hào)序列Si的移位組成的一個(gè)矩陣，而Z是Zi值的一個(gè)向量。碼元Si的移位可以用尾部比特接近Si序列的每個(gè)末端，其通常被發(fā)射來(lái)考慮尾端效應(yīng)，并且其在通常所說(shuō)的GSM數(shù)字蜂窩電話系統(tǒng)的規(guī)范中被識(shí)別，或者，碼元Si的移位可以是用于發(fā)射上下斜坡的零值碼元。這些尾部比特或斜坡碼元可用來(lái)填充S矩陣的拐彎處。
因此上面的系數(shù)當(dāng)應(yīng)用到確定的碼元Si上時(shí)結(jié)果造成如下給出的值UiU＝S(S#S)-1S#Z.
然后，安排作為向量E的值ei被給出如下E＝Z-U＝(I-S(S#S)-1S#)Z.
這個(gè)表達(dá)式因此是給出匹配濾波接收抽樣Zi和一組硬碼元判斷Si的e值的一種封閉形式。e值然后可以如上所述被處理以便確定軟比特值。
根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理的流程圖在圖3中被說(shuō)明。正如圖2中的情況一樣，圖3的每一塊和圖3的塊組合可以被具體表達(dá)為硬件、軟件和/或它們的組合。
參見(jiàn)圖3，在塊100，接收機(jī)接收濾波器和數(shù)字化抽樣，其然后被儲(chǔ)存在緩沖存儲(chǔ)器中。在塊110，在每組抽樣(比如一個(gè)TDMA時(shí)隙或猝發(fā))被采集之后，按照第一方式來(lái)處理這些抽樣以便獲得硬碼元判斷。在塊120，使用一個(gè)匹配濾波器對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波?？商娲?，在塊120處，在特別情形中可能被認(rèn)為是最佳的其他濾波可以被使用，但是當(dāng)接收機(jī)輸入處的噪聲是白噪聲時(shí)，匹配濾波器或時(shí)間顛倒共軛信道濾波器可能是最佳的。同時(shí)，記住上面的討論，在塊120處的濾波最好只應(yīng)用大于所需要的接收機(jī)中頻濾波的剩余數(shù)量的濾波如此以致總的濾波是一個(gè)匹配濾波。可以使用非匹配濾波的情形包括噪聲或干擾不具有一個(gè)白色頻譜的那些情形。在這種情況下，濾波可以通過(guò)傾斜到最大干擾分量的抑制來(lái)偏離一個(gè)信號(hào)匹配濾波器。最佳濾波應(yīng)用在這種有色噪聲的存在中是在本領(lǐng)域已知的。
在塊130，已經(jīng)確定的碼元和匹配濾波信號(hào)抽樣一起被使用來(lái)計(jì)算每一碼元的一個(gè)復(fù)數(shù)，其表示“軟”碼元值，加上噪音或誤差值的均方值。當(dāng)簡(jiǎn)化的表達(dá)式被用于計(jì)算逐位的對(duì)數(shù)似然比時(shí)，每一字塊，每一猝發(fā)或每一時(shí)隙噪聲方差可用來(lái)由發(fā)射機(jī)交織器正確地為來(lái)自相對(duì)于另外一個(gè)字塊中的比特的一個(gè)字塊中的比特的軟信息。這個(gè)“每一時(shí)隙”方差等于使用于Hammar的二進(jìn)制碼元的軟信息公式中的“最終度量”，正如在下面的專(zhuān)利中所公開(kāi)的標(biāo)題為“Method ofGenerating Quality Factors For Binary Digits Obtained in theViterbi-Analysis of a Signal(產(chǎn)生在信號(hào)維特比分析中獲得的二進(jìn)制位數(shù)字的品質(zhì)因數(shù)的方法)”的美國(guó)專(zhuān)利No.5,099,499，其公開(kāi)在此被參考結(jié)合。
在塊140，每一碼元復(fù)數(shù)數(shù)目用噪聲方差來(lái)處理以便獲得多比特碼元的每個(gè)比特的逐位軟信息。然后，這樣的逐位軟值的若干字塊在塊150被采集，并且當(dāng)整個(gè)交織字塊已經(jīng)被采集時(shí)，通常包括在塊100-140中處理的四個(gè)猝發(fā)或時(shí)隙，則根據(jù)一張交織表來(lái)按照一種重新排序的形式處理軟信息，并且使用一個(gè)卷積的解碼器或渦輪解碼器進(jìn)行誤差糾正解碼以便獲得硬解碼信息比特。硬解碼信息比特還可以被提交給一個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)以便核實(shí)正確解碼。
如果正確解碼被核實(shí)，那么操作已經(jīng)成功并且可以終止。如果正確解碼未被核實(shí)，作為選擇，可以通過(guò)與來(lái)自塊110中的硬判斷相比較確定逐位軟信息是否包含符號(hào)改變從而來(lái)執(zhí)行另外的迭代。如果是，那么硬判斷可以被修改來(lái)與軟信息的符號(hào)一致，然后從塊130重新處理。在上面處理上的許多變化可能取決于交織的精確性質(zhì)，即，取決于字塊或字塊對(duì)角線交織是否被使用，或者在上面參考中所描述的交織的最佳化形式。所有這些變化被認(rèn)為是在由所附權(quán)利要求來(lái)描述的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
在附圖和說(shuō)明書(shū)中，已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的典型優(yōu)選實(shí)施例，并且，雖然使用了特殊的術(shù)語(yǔ)，但是只是以一種一般的并且描述性的理解而非限制性的目的來(lái)使用它們，本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求中被提出。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)來(lái)自在通信信道上接收的一個(gè)信號(hào)中的多比特碼元進(jìn)行解碼的方法，包括如下步驟從在通信信道中收到的信號(hào)中獲得每個(gè)碼元的至少一個(gè)抽樣；處理每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣以便獲得碼元的硬碼元判斷；對(duì)每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣進(jìn)行匹配濾波以便獲得包括每一碼元一個(gè)抽樣的一組匹配濾波抽樣；組合所述一組匹配濾波抽樣和硬碼元判斷以便獲得軟碼元值；和處理所述軟碼元值以便獲得所述多比特碼元的軟比特值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣是每個(gè)碼元的一個(gè)抽樣。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，處理每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣的步驟包括如下步驟對(duì)于每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣執(zhí)行維特比最大似然序列估計(jì)(MLSE)以便獲得所述碼元的硬碼元判斷。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，處理每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣的步驟包括如下步驟對(duì)于每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣執(zhí)行維特比最大似然序列估計(jì)(MLSE)和每一殘存者處理(PSP)以便獲得所述碼元的硬碼元判斷。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，處理每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣的步驟之前是對(duì)所述至少一個(gè)抽樣進(jìn)行前置濾波以便調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)抽樣用于MLSE-PSP處理的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，前置濾波的步驟包括基于通信信道的信道系數(shù)計(jì)算前置濾波器系數(shù)的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，前置濾波的步驟之前是基于通信信道的已知碼元計(jì)算信道系數(shù)的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，獲得至少一個(gè)抽樣的步驟包括如下步驟使用一個(gè)中頻濾波器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波，并且其中對(duì)所述至少一個(gè)抽樣進(jìn)行匹配濾波的步驟包括步驟對(duì)包含所述中頻濾波器影響在內(nèi)的每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣進(jìn)行匹配濾波，以便獲得包括每一碼元一個(gè)抽樣的一組匹配濾波抽樣。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，組合步驟包括讓硬碼元判斷通過(guò)表示發(fā)射濾波、多徑傳播信道的一個(gè)復(fù)合濾波器的步驟和匹配濾波的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，復(fù)合濾波器是以使用已知碼元產(chǎn)生的信道估計(jì)為基礎(chǔ)的。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，復(fù)合濾波器是以使用已知碼元和所述硬碼元判斷所產(chǎn)生的信道估計(jì)為基礎(chǔ)的。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，組合步驟包括把所述一組匹配濾波抽樣和硬碼元判斷組合以便獲得補(bǔ)償碼間干擾(ISI)的軟碼元值的步驟。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，處理所述軟碼元值的步驟包括步驟表示碼元旋轉(zhuǎn)通過(guò)22.5度以便可能的碼元值位于復(fù)平面中22.5度的奇倍數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，只是從所述軟碼元值的實(shí)部中導(dǎo)出第一比特的一個(gè)軟值并且其中只是從所述軟碼元值的虛部中導(dǎo)出第二比特的一個(gè)軟值。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，結(jié)合第一和第二比特的硬判斷，從一個(gè)軟碼元的實(shí)部和虛部中導(dǎo)出每一碼元的第三比特的一個(gè)軟值。
16.一種對(duì)在通信信道上接收的一個(gè)信號(hào)進(jìn)行解碼的方法，包括如下步驟抽樣所述信號(hào)以便獲得輸入信號(hào)抽樣；處理所述輸入信號(hào)抽樣以便獲得硬碼元判斷；對(duì)輸入信號(hào)抽樣進(jìn)行濾波以便獲得濾波抽樣；組合所述濾波抽樣和所述硬碼元判斷以便獲得均衡的軟碼元值；和把均衡的軟碼元值轉(zhuǎn)換以便獲得軟比特值。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，處理步驟包括如下步驟對(duì)所述輸入信號(hào)抽樣執(zhí)行維特比最大似然序列估計(jì)(MLSE)和每一殘存者處理(PSP)以便獲得所述硬碼元判斷。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，處理步驟之前是對(duì)輸入信號(hào)抽樣進(jìn)行前置濾波以便調(diào)節(jié)所述輸入信號(hào)抽樣用于MLSE-PFP處理的步驟。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述濾波步驟包括對(duì)所述輸入信號(hào)抽樣進(jìn)行匹配濾波以便獲得濾波抽樣的步驟。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，轉(zhuǎn)換步驟后面跟著如下步驟對(duì)所述軟比特值進(jìn)行去交織以便獲得軟編碼比特值；和對(duì)所述軟編碼比特值進(jìn)行糾錯(cuò)解碼以便獲得解碼比特。
21.一種用于對(duì)來(lái)自在通信信道上接收的一個(gè)信號(hào)中的多比特碼元進(jìn)行解碼的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括裝置，用于從在通信信道中收到的信號(hào)中獲得每個(gè)碼元的至少一個(gè)抽樣；裝置，用于處理每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣以便獲得所述碼元的硬碼元判斷；裝置，用于對(duì)每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣進(jìn)行匹配濾波以便獲得包括每一碼元一個(gè)抽樣的一組匹配濾波抽樣；裝置，用于組合所述一組匹配濾波抽樣和硬碼元判斷以便獲得軟碼元值；和裝置，用于處理所述軟碼元值以便獲得所述多比特碼元的軟比特值。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣是每個(gè)碼元的一個(gè)抽樣。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，用于處理每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣的裝置包括裝置，用于對(duì)于每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣執(zhí)行維特比最大似然序列估計(jì)(MLSE)以便獲得所述碼元的硬碼元判斷。
24.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，用于處理每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣的裝置包括裝置，用于對(duì)于每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣執(zhí)行維特比最大似然序列估計(jì)(MLSE)和每一殘存者處理(PSP)以便獲得所述碼元的硬碼元判斷。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)還包括裝置，用于對(duì)至少一個(gè)抽樣進(jìn)行前置濾波以便為用于執(zhí)行MLSE-PSP處理的裝置調(diào)節(jié)至少一個(gè)抽樣。
26.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，用于處理所述軟碼元值的裝置包括裝置，用于表示碼元旋轉(zhuǎn)通過(guò)22.5度以便可能的碼元值位于復(fù)平面中22.5度的奇倍數(shù)。
27.一種用于對(duì)在通信信道上接收的一個(gè)信號(hào)進(jìn)行解碼的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括裝置，用于抽樣所述信號(hào)以便獲得輸入信號(hào)抽樣；裝置，用于處理所述輸入信號(hào)抽樣以便獲得硬碼元判斷；裝置，用于對(duì)所述輸入信號(hào)抽樣進(jìn)行濾波以便獲得濾波抽樣；裝置，用于組合所述濾波抽樣和所述硬碼元判斷以便獲得均衡的軟碼元值；和裝置，用于把均衡的軟碼元值轉(zhuǎn)換以便獲得軟比特值。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，用于處理的裝置包括裝置，用于對(duì)所述輸入信號(hào)抽樣執(zhí)行維特比最大似然序列估計(jì)(MLSE)和每一殘存者處理(PSP)以便獲得所述硬碼元判斷。
29.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)還包括裝置，用于對(duì)輸入信號(hào)抽樣進(jìn)行前置濾波以便為用于執(zhí)行MLSE-PSP處理的裝置調(diào)節(jié)所述輸入信號(hào)抽樣。
30.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)還包括裝置，用于對(duì)所述軟比特值進(jìn)行去交織以便獲得軟編碼比特值；和裝置，用于對(duì)所述軟編碼比特值進(jìn)行糾錯(cuò)解碼以便獲得解碼比特。
31.一種對(duì)來(lái)自在通信信道上接收的一個(gè)信號(hào)中的多比特碼元進(jìn)行解碼的系統(tǒng)，所述解碼系統(tǒng)包括一個(gè)接收機(jī)，它從在通信信道中收到的信號(hào)中獲得每個(gè)碼元的至少一個(gè)抽樣；一個(gè)均衡器，其響應(yīng)于每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣來(lái)產(chǎn)生所述碼元的硬碼元判斷；一個(gè)匹配濾波器，其響應(yīng)于每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣來(lái)產(chǎn)生包括每一碼元一個(gè)抽樣的一組匹配濾波抽樣；一個(gè)組合器，其響應(yīng)于所述一組匹配濾波器抽樣和所述硬碼元判斷來(lái)產(chǎn)生軟碼元值；和一個(gè)轉(zhuǎn)換器，其響應(yīng)于所述軟碼元值來(lái)產(chǎn)生所述多比特碼元的軟比特值。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)碼元的所述至少一個(gè)抽樣是每個(gè)碼元的一個(gè)抽樣。
33.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，均衡器包括一個(gè)維特比最大似然序列估計(jì)(MLSE)均衡器。
34.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，均衡器包括一個(gè)維特比最大似然序列估計(jì)(MLSE)和每一殘存者處理(PSP)均衡器。
35.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)還包括一個(gè)前置濾波器，其響應(yīng)于至少一個(gè)抽樣來(lái)為MLSE PSP均衡器調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)抽樣。
36.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)還包括一個(gè)信道估計(jì)器，其計(jì)算來(lái)自所述輸入信號(hào)抽樣中的信道系數(shù)；和一個(gè)前置濾波計(jì)算機(jī)，其響應(yīng)于所述信道系數(shù)來(lái)計(jì)算所述前置濾波器的前置濾波系數(shù)。
37.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)換器表示碼元旋轉(zhuǎn)通過(guò)22.5度以便可能的碼元值位于復(fù)平面中22.5度的奇倍數(shù)。
38.一種對(duì)在通信信道上接收的一個(gè)信號(hào)進(jìn)行解碼的系統(tǒng)，所述解碼系統(tǒng)包括一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器，其抽樣所述信號(hào)并把抽樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入信號(hào)抽樣；一個(gè)均衡器，其響應(yīng)于所述數(shù)字輸入信號(hào)抽樣來(lái)產(chǎn)生硬碼元判斷；一個(gè)濾波器，其響應(yīng)于所述數(shù)字輸入信號(hào)抽樣來(lái)產(chǎn)生濾波抽樣；一個(gè)組合器，其響應(yīng)于濾波抽樣和硬碼元判斷來(lái)產(chǎn)生均衡軟碼元值；和一個(gè)轉(zhuǎn)換器，其響應(yīng)于均衡軟碼元值來(lái)產(chǎn)生軟比特值。
39.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中，均衡器包括一個(gè)維特比最大似然序列估計(jì)(MLSE)和每一殘存者處理(PSP)均衡器。
40.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中，所述濾波器包括一個(gè)匹配濾波器。
41.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)還包括一個(gè)去交織器，其響應(yīng)于所述軟比特值來(lái)產(chǎn)生軟編碼比特值；和糾錯(cuò)解碼器，其響應(yīng)于所述軟比特值來(lái)產(chǎn)生解碼比特。
全文摘要
通過(guò)把從輸入信號(hào)抽樣中而來(lái)的一個(gè)匹配濾波器信號(hào)和從輸入信號(hào)抽樣中而來(lái)的硬判斷進(jìn)行組合從而對(duì)來(lái)自在通信信道上接收的一個(gè)信號(hào)中的多比特碼元進(jìn)行解碼，以便獲得軟碼元數(shù)值?？梢詫?duì)前置濾波輸入信號(hào)抽樣執(zhí)行MLSE－PSP處理以便獲得硬判斷。初始的、未前置濾波的輸入信號(hào)抽樣還可以被匹配濾波以便確定改良的軟信息，從而允許該碼元判斷比MLSE－PSP提供的結(jié)果更精確。軟碼元數(shù)值然后可以被處理以便獲得所述多比特碼元的每個(gè)比特的軟比特?cái)?shù)值。特別地，軟碼元數(shù)值然后可以被轉(zhuǎn)換成軟比特值并被交織以便提供軟編碼比特值。糾錯(cuò)解碼然后可以被應(yīng)用到軟編碼比特值上以便提供解碼比特。
文檔編號(hào)H04L25/03GK1398477SQ01804666
公開(kāi)日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2001年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月8日
發(fā)明者P·W·登特, K·贊吉 申請(qǐng)人:艾利森公司