與信道均衡同時的軟判定解碼的製作方法
2023-04-24 01:22:31
專利名稱：與信道均衡同時的軟判定解碼的製作方法
技術領域：
本發明涉及軟判定解碼。
更具體地，在一個具有時間上散布的信號的通信網絡中，本發明涉及在均衡中的軟判定解碼。
本發明具體涉及利用在復原信號上進行操作的錯誤校正或檢測解碼器在接收機處的判定，該接收機接收向它發送的一組預定的碼號，該復原的信號具有在數量上大於該組碼元數的許多可能值-稱作軟判定解碼。更具體地說，在一個具有時間上散布的信號的通信網絡中，本發明涉及使用在均衡中所獲得的信息的軟判定解碼。
在一種易遭損害的媒介上進行數字傳輸，例如在一條有衰落的無線信道上，卷積錯誤校正編碼被用於在時間上分布所傳輸的信息使之既使遭受某些損害仍然能夠按原樣修復。一種錯誤校正解碼技術，例如維脫比(Viterbi)算法信道解碼，被用於從受損害的信號重建原來傳輸的信息。
在一個數字式無線電話系統中，由於在傳輸路徑上的建物與其它物體的多重反射及回波，高數據率數字無線傳輸面臨嚴重的碼間幹擾(ISI)。碼間幹擾在有嚴重延遲散佈的信道中尤為嚴重，因為在這種信道上各種反射以相當於一個碼元的大部份時間碼元時間延遲到達接收機。因而，在錯誤校正或檢測之前使用了適配均衡，這種均衡試圖計入信號上的這些多徑的時間上散布的影響並依照時間重排列這些回波。這一問題是均衡試圖從載在複合的多路徑信號的信息中提取有關每一個接收到的碼元的確定性判定(「硬判定」)。例如，在二進位情況中，其中只能傳送兩個碼元之一，均衡器的輸出只能取兩個值中之一，這些值稱作均衡器的硬判定。
眾所公認的是利用「軟信息」對任何單個傳輸碼元的值可得到更佳的判定。即，如果在錯誤校正中解碼器當接收到碼元時，能夠知道信號的質量，最終能夠作出有關該被傳輸的碼元的真實的值是什麼的較好的判定。這一軟信息表示任一碼元檢測中所含的可信度的一種度量。但是任何這種軟信息都已被均衡所消除了。
傳統知識規定軟信息要在或先於無線解調器(在射頻(RF)，中頻(IF)或鑑頻器)前獲取)，即在富有信號品質信息(信號強度，噪聲，和畸變)的一環節上加以利用。例如，見Tadashi Matsumoto的「應用數字移動無線電中接收到的信號包絡的塊碼軟判定解碼」中的圖6，IEEE通信中選擇領域的期刊，第7卷，NO.1，1989年1月，或者「數字式移動無線電話中的調製與信道編碼」，數字式陸上移動無線電通信北歐討論會會議文集，埃斯波(Espoo)，芬蘭，1985年2月5日至9日，219-227頁。然而，複合信號包絡在嚴重延遲傳佈信道中會產生錯誤的信息這一點至今尚未被廣泛地認識到。這一問題可能是一個給定的接收機可獲得的信號，由於各個信號路徑產生的快速信號包絡變化(今後稱之為「徽衰落」)，比眾所周知的雷利衰落要快得多的緣故。
本發明以克服這些缺陷並實現下述的某些優點為目的，並利用了衰落，徽衰落及碼間幹擾會使得複合信號包絡對產生軟信息產生不良影響這一認識。
在具有時間上散布的信號的一個通信網絡中，提供了一種軟判定解碼機制，它包括無線電接收一個時間上散布的信號，至少部分地均衡那些時間上散布效應，復原信號中所包含的信息，將至少部分地均衡化了的信號的絕對值(以在要復原的至少部分信息所分布的信號中所得到的一個數值為標度)乘以該復原後的信息，並以維脫比(Viterbi)錯誤校正算法信道解碼方案對乘積信息進行錯誤校正於是，便在均衡過程本身的內部產生了軟判定信息。
本發明的其它目的，特徵和優點，以及為了在一個較佳實施例中實施它而構思的最佳方式(以非限制性示例舊方式)從下述結合附圖
的詳細說明中將得到更清楚的理解，其中單一的圖是本發明的較佳實施例的方框圖。
單一的圖是本發明的較佳實施例的方框圖。它以串聯耦合舊方式示出了具有一臺接收機(RF/IF)，均衡器(EQ)與信道解碼器(DECODER)的一臺無線電;接收機具有射頻(RF)，中頻(IF)及解調(DEMOD)級，且均衡器(EQ)具有一個信道匹配過濾器(MF)及一個最大似然序列估值器(MLSE)，所有這些都是本領域的普通技術人員所熟知的(見G，恩格布克(G，Ungerboeck)的「載波調製數據傳輸系統中的適配最大似然接收機」IEEE學報，通信，卷COM-22，No.5，1974年5月，624-636頁，以及德維勒(D′AVella)，莫林諾(Moreno)與聖亞格斯的諾(Sant′Agustino)的圖2，IEEE在通信中選擇領域內的期刊，卷7，No.1，1989年1月，122-129頁)。一臺複合同步乘積檢波器(並非不像授予Motorola的4，829，543與4，852，090號美國專利)為匹配濾波器(MF)提供系統。
傳統地，對一個具有延遲傳播特徵的射頻數位訊號進行接收，並將變換成中頻，解調為每碼元幾個取樣。將匹配濾波器與多徑信道特徵相匹配，並當MLSE對接收到的碼元進行每次一個碼元的「硬」(±1)，匹配濾波器判定時，近似做計算和重新排列多徑回波。通常，維脫比算法信道解碼器(DECODER)將試圖對硬判定進行錯誤校正並解碼所傳輸的信息。
可信度信息是在以信道匹配濾波至少部分地計入了衰落，微衰落多徑與碼間幹擾的影響之後求得的，而不是因循傳統知識在無線電解調器中從複合信號包絡中求得軟判定信息的。由於複合包絡的某些有害特徵已通過匹配濾波消除掉，這一改變後的信號較之複合信號包絡更為可靠。從而，MLSE的硬判定輸出(在較佳實施例中為±1)被匹配濾波器(MF)輸出的絕對值(ABC)所加權(相乘)，適當地延遲以計入MLSE的處理時間(DELAY)以提供軟信息，在這種軟信息上，維脫比(Viterbi)算法信道解碼器(DECODER)中能進行更佳的錯誤校正估值。採用匹配濾波器輸出的絕對值是為了使MLSE的判定只被匹配濾波器(MF)正在輸出的取樣的大小所乘而與符號無關。即，MLSE的輸出判定為每一個這種判定的可靠性度量所加權，在這一種情況中的可靠性被作為在一個給定的碼元採樣時間輸入到MLSE的幅值。
附加的改進是以當前的傳輸強度與最近一次已傳輸的信號的強度的平均值逐步定標(SCALE)當前傳輸的絕對值。在下一代歐洲數字式蜂窩系統中，一個260比特的數位化語音塊被編碼，重組，並在8個時分多重訪問(TDMA)脈衝串上按對角線交錯排列。每一個脈衝串的MLSE硬判定(+1)以軟判定信息SDn中包括一個當前脈衝串與若干個前面的脈衝串的匹配濾波器輸出的絕對值的平均值的平均值因子。這是以下述方法計算的。如果對於一個給定的脈衝串M有N個碼元要求MLSE去判定(在較佳實施例中N＝114)，則以在匹配濾波器輸出處每一個碼元一個取樣的速度解碼，一個特定的取樣可以指定為Xmn，這裡n＝1，……，N。通過匹配濾波器的每一個脈衝串的處理結束時，形成一個平均值AmNAm＝∑1×mn1/Nn＝1然後M個這些平均值的平均值便可以求取，對於脈衝串M假定Qm為
如果脈衝串M的MLSE硬判定給定為Ln，n＝1，……，N，則傳送給每一個樣本的卷積解碼器的軟判定信息將是SDn＝dn×1Xmn1/Qm因子Qm具有強化在一條衰落的信道上的特別弱的脈衝串及碼元取樣的作用，使它們的軟判定值甚至比在非定標化的情況下更低。比例因子Qm所表示的時間長度可能是一個變量。較佳實施例是用於在一個時分多重訪問(TDMA)系統中一個面脈衝串的處理的，已知M＝8能夠產生比完全不使用定標的情況更好的一種改進。然而，即使完全不使用定標，Qm＝1，較之只使用維脫比算法卷積解碼器中的MLSE硬判定dn仍然是一種進步。然而，並沒有必要將本發明限制在面向脈衝串的TDMA系統。在一個連續時間頻分多重訪問(FDMA)無線電傳輸系統中，不論是否使用一個特定模式的碼元排成序列和同步可以在某一時間間隔中進行。由於這種排成序列調整匹配濾波器的傳送功能，其輸出仍然可作為軟判定信息用於上述公式中，將MLSE的硬判定乘以匹配濾波器輸出的對應絕對值。如果要實行定標，它可以作為匹配濾波器輸出的絕對值在某一適當時間上的一個流動平均值來完成。
本發明的伴隨優點包括在均衡過程內部產生可靠的軟判定信息時計算上的簡單性。
使用MLSE支路度量標準(如上述定標)而不用MF輸出來求得軟信息還能夠達到更佳的性能。這可能包含在每一狀態轉變時進行度量標準計算(如前面引用的恩格布克(Ungerboeck)的公式31或32)並將其乘以此時所傳輸的碼元的輸出硬判定。事實上，這仍然是在MLSE的每個硬判定上附加一個可信度因子。
從而，在一個具有時間上散布的信號的通信網絡中，已經提供了一種用於軟判定解碼的機制。它包括無線電接收一個時間上散布的信號，至少部分地均衡這些時間散布影響，復原信號中所含的信息，以該復原信息去乘這一至少部分地均衡了的信號的絕對值(以一個從當前條件和過去歷史條件中所得到的數定標)，以及從一個維脫比(Viterbi)算法信道解碼方案的錯誤校正來對該相乘後的信息進行錯誤校正。因而，軟判定信息是從均衡過程本身的內部生成的。
雖然已描述和展示了本發明的較佳實施例，熟悉本領域的人將會理解可以實現本發明的其它變化與修正。例如，本發明並不局限於這些特定的(匹配)濾波器，(最大似然)序列估值器或者(維脫比(Viterbi)算法信道解碼器)錯誤校正;例如，使用判定反饋均衡器可能是有好處的。
這些以及其它所有的變型和修改都可望包含在所附權利要求書的範圍內。
權利要求
1.一種軟判定解碼的方法，其特徵在於接收一個時間上散布的信號，至少部分地計算這些時間散布的影響，復原信號中所含有的信息，在計算出某些時間散布的影響之後，將該復原信息與指示在其復原中所持有的可信度的信息相結合，並且在考慮進復原信息中所持有的可信度的條件下估值所復原的信息，從而該可信度信息為用於軟判定解碼的「軟判定」信息。
2.權利要求1所提出的一種方法，其中對這些時間散布影響的計算及復原信息是以均衡為特徵的。
3.權利要求1所提出的一種方法，其中對這些時間散布影響的計算是以至少部分地均衡多徑時間散布影響為特徵的。
4.權利要求1所提出的一種方法，其中對這些時間散布影響計算及復原信息是以用信道匹配濾波的適配均衡及序列估值為特徵的。
5.權利要求1所提出的一種方法，其中對這些時間散布影響計算及復原信息是以用信道匹配濾波的適配均衡及最大似然序列估值為特徵的。
6.權利要求1所提出的一種方法，其中對這些時間散布影響計算及復原信息是以判定反饋構衡為特徵的。
7.權利要求1所提出的一種方法，其中，該復原信息是以可信度信息加權的，該可信度信息是以該至少部分地均衡的信息的絕對值為特徵的。
8.權利要求1所提出的一種方法，其中，該復原信息是以可信信度信息加權的，該可信度信息是以該至少部分地均衡的信息的絕對值的一種定標為特徵的。
9.權利要求1所提出的一種方法，其中的可信度信息是從部分地均衡的信息獲得的。
10.權利要求1所提出的一種方法，其中的可信度信息是比匹配濾波輸出信息獲得的。
11.權利要求1所提出的一種方法，其中的可信度信息是從在一個受關注的間隔上對該可信度信息進行逐步定標獲得的。
12.權利要求8所提出的一種方法，其中的可信度信息是從在至少某些要復原的信息所分布的間隔上對該絕對值進行前進定標獲得的。
13.權利要求2所提出的一種方法，其中的可信度信息是從至少部分地均衡後的一點上獲得的。
14.權利要求1所提出的一種方法，其中的接收是以無線電頻率接收為特徵的。
15.權利要求1所提出的一種方法，其中的估值是以錯誤校正為特徵的。
16.權利要求1所提出的一種方法，其中的估值是以錯誤校正/檢測為特徵的。
17.權利要求1所提出的一種方法，其中的估值是以信道解碼為特徵的。
18.權利要求1所提出的一種方法，其中的估值是以維脫比(Viterbi)算法信道解碼為特徵的。
19.權利要求1所提出的一種方法，其中的結合是以該復原信息與該可信度信息相乘為特徵的。
20.一種作出軟判定的方法，其特徵在於接收一個時間上散布的信號，計算某些這種時間散布影響，復原信號中所包含的信息，在計算過這些時間散布影響之後，以指示在其復原中所持有的可信度的信息與該復原信息相結合。
21.一種作出軟判定的裝置，其特徵在於，將下述裝置串聯偶合用於接收一個時間上散布的信號的裝置，用於計算某些這種時間散布影響的裝置，用於復原信號中所含有的信息的裝置，用於在計算了某些時間散布影響之後將指示在信息復原中所持有的可信度的信息與該復原信息相結合的裝置。
22.一種作出軟判定的方法，其特徵在於接收一個時間上散布的信號，至少部分地均衡這些時間散布的影響，復原該信號所包含的信息，在至少部分地均衡之後，將該復原信息乘以指示在其復原中所持有的可信度的信息。
23.一種作出軟判定的方法，其特徵在於無線電接收一個時間上散布的信號，至少部分地均衡這些時間散布的影響，復原信號中所包含的信息，將該復原信息乘以該至少部分地均衡信號的絕對值，定標在至少要復原的一部分信息所分布在的間隔上，以及以維脫比(Viterbi)算法信道解碼對相乘後的信息進行錯誤校正。
24.一種作出軟判定的方法，其特徵在於無線電接收一個時間上散布的信號，至少部分地均衡這些時間散布的影響，復原信號中所包含的信息，將該復原信息乘以該至少部分地均衡的信號的絕對值，以及以維脫比(Viterbi)算法信道解碼對相乘後的信息進行錯誤校正。
25.一種用於作出軟判定的裝置，其特徵在於，串聯合下列裝置用於無線電接收一個時間上散布的信號的裝置，用於至少部分地均衡這些時間散布的影響的裝置，用於復原該信號中所包含的信息的裝置，用於將該復原信號乘以該至少部分地均衡的信號的絕對值的裝置，以及用於以維脫比(Viterbi)算法信道解碼對相乘後的信息進行錯誤校生的裝置。
全文摘要
在具有時間上散布的信號的一個通信網絡中，提供了一種用於軟判定解碼的機制。其特徵在於無線電接收一個時間上散布的信號，至少部分地均衡這些時間散布的影響，復原信號中所包含的信息，將該復原信息乘以至少部分地均衡的信號的絕對值，以及以錯誤校正的維脫比算法信道解碼方案對相乘後的信息進行錯誤校正。因而，軟判定信息是在均衡過程本身內部生成的。
文檔編號H04L27/01GK1050958SQ9010833
公開日1991年4月24日 申請日期1990年10月10日 優先權日1989年10月13日
發明者大衛·E·羅斯, 格拉爾德·P·拉貝茲, 菲利普·D·拉斯基 申請人:莫託羅拉公司