CN1017294B - 与信道均衡同时的软判定译码 - Google Patents

Abstract

在具有时间上散布的信号的一个通信网络中，提供了一种用于软判定译码的机制。其特征在于：无线电接收一个时间上散布的信号，至少部分地均衡这些时间散布的影响，复原信号中所包含的信息，将该复原信息乘以至少部分地均衡的信号的绝对值，以及以错误校正的维脱比算法信道译码方案对相乘后的信息进行错误校正。因而，软判定信息是在均衡过程本身内部生成的。

Description

本发明涉及软判定译码。

更具体地，在一个具有时间上散布的信号的通道网络中，本发明涉及在均衡中的软判定译码。本发明具体涉及利用在复原信号上进行操作的 错误校正或检测译码器在接收机处的判定，该接收机接收向它发送的一组预定的码号，该复原的信号具有在数量上大于该组码元数的许多可能值-称作软判定译码。更具体地说，在一个具有时间上散布的信号的通道网络中，本发明涉及使用在均衡中所获得的信息的软判定译码。

在一种易遭损害的媒介上进行数字传输，例如在一条有衰落的无线信道上，卷积错误校正编码被用于在时间上分布所传输的信息使之既使遭受某些损害仍然能够按原样修复。一种错误校正译码技术，例如维脱比（Viterbi）算法信道译码，被用于从受损害的信号重建原来传输的信息。

在一个数字式无线电话系统中，由于在传输路径上的建物与其它物体的多重反射及回波，高数据率数字无线传输面临严重的码间干扰（ISI）。码间干扰在有严重延迟散布的信道中尤为严重，因为在这种信道上各种反射以相当于一个码元的大部分时间码元时间延迟到达接收机。因而，在错误校正或检测之前使用了适配均衡，这种均衡试图计入信号上的这些多径的时间上散布的影响并依照时间重排列这些回波。这一问题是均衡试图从载在复合的多路径信号的信息中提取有关每一个接收到的码元的确定性判定（“硬判定”）。例如，在二进制情况中，其中只能传送两个码元之一，均衡器的输出只能取两个值中之一，这些值称作均衡器的硬判定。

众所公认的是利用“软信息”对任何单个传输码元的值可得到更佳的判定。即，如果在错误校正中译码器当接收到码元时，能够知道信号的质量，最终能够作出有关该被传输的码元的真实的值是什么的较好的判定。这一软信息表示任一码元检测中所含的可信度的一种度量。但是任何这种软信息都已被均衡所消除了。

传统知识规定软信息要在或先于无线解调器（在射频（RF），中频（IF）或鉴频器）前获取），即在富有信号品质信息（信号强度，噪声，和畸变）的一环节上加以利用。例如，见Tadashi    Matsumoto的“应用数字移动无线电中接收到的信号包络的块码软判定译码”中的图6，IEEE通信中选择领域的期刊，第七卷，NO.1，1989年1月，或者“数字式移动无线电话中的调制与信道编码”，数字式陆上移动无线电通信北欧讨论会会议文集，埃斯波（Espoo），芬兰，1985年2月5日至9日，219-227页。然而，复合信号包络在严重延迟传布信道中会产生错误的信息这一点至今尚未被广泛地认识到。这一问题可能是一个给定的接收机可获得的信号，由于各个信号路径产生的快速信号包络变化（今后称之为“微衰落”），比众所周知的雷利衰落要快得多的缘故。

本发明以克服这些缺陷并实现下述的某些优点为目的，并利用了衰落，微衰落及码间干扰会使得复合信号包络对产生软信息产生不良影响这一认识。

在具有时间上散布的信号的一个通信网络中，提供了一种软判定译码机制，它包括：无线电接收一个时间上散布的信号，至少部分地均衡那些时间上散布效应，复原信号中所包含的信息，将至少部分地均衡化了的信号的绝对值（以在要复原的至少部分信息所分布的信号中所得到的一个数值为标度）乘以该复原后的信息，并以维脱比（Viterbi）错误校正算法信道译码方案对乘积信息进行错误校正于是，便在均衡过程本身的内部产生了软判定信息。

本发明的其它目的，特征和优点，以及为了在一个较佳实施例中实施它而构思的最佳方式（以非限制性示例旧方式）从下述结合附图的详细说明中将得到更清楚的理解，其中：

单一的图是本发明的较佳实施例的方框图。

单一的图是本发明的较佳实施例的方框图。它以串联耦合旧方式示出了具有一台接收机（RF/IF），均衡器（EQ）与信道译码器（DECODER）的一台无线电;接收机具有射频（RF），中频（IF）及解调（DEMOD）级，且均衡器（EQ）具有一个信道匹配过滤器（MF）及一个最大似然序列估值器（MLSE），所有这些都是本领域的普通技术人员所熟知的（见G，恩格布克（G，Ungerboeck）的“载波调制数据传输系统中的适配最大似然接收机”IEEE学报，通信，卷COM-22，NO.5，1974年5月，624-636页，以及德维勒（D′Avella），莫林诺（Moreno）与圣亚格斯的诺（Sant′Agustino）的图2，IEEE在通信中选择领域内的期刊，卷7，No.1，1989年1月，122-129页）。一台复合同步乘积检波器（并非不像授予Motorola的4，829，543与4，852，090号美国专利）为匹配滤波器（MF）提供系统。

传统地，为一个具有延迟传播特征的射频数字 信号进行接收，并将变换成中频，解调为每码元几个取样。将匹配滤波器与多径信道特征相匹配，并当MLSE对接收到的码元进行每次一个码元的“硬”（±1），匹配滤波器判定时，近似做计算和重新排列多径回波。通常，维脱比算法信道译码器（DECODER）将试图对硬判定进行错误校正并译码所传输的信息。

可信度信息是在以信道匹配滤波至少部分地计入了衰落，微衰落多径与码间干扰的影响之后求得的，而不是因循传统知识在无线电解调器中从复合信号包络中求得软判定信息的。由于复合包络的某些有害特征已通过匹配滤波消除掉，这一改变后的信号较之复合信号包络更为可靠。从而，MLSE的硬判定输出（在较佳实施例中为±1）被匹配滤波器（MF）输出的绝对值（ABC）所加权（相乘），适当地延迟以计入MLSE的处理时间（DELAY）以提供软信息，在这种软信息上，维脱比（Viterbi）算法信道译码器（DECODER）中能进行更佳的错误校正估值。采用匹配滤波器输出的绝对值是为了使MLSE的判定只被匹配滤波器（MF）正在输出的取样的大小所乘而与符号无关。即，MLSE的输出判定为每一个这种判定的可靠性度量所加权，在这一种情况中的可靠性被作为在一个给定的码元采样时间输入到MLSE的幅值。

附加的改进是以当前的传输强度与最近一次已传输的信号的强度的平均值逐步定标（SCALE）当前传输的绝对值。在下一代欧洲数字式蜂窝系统中，一个260比特的数字化语音块被编码，重组，并在8个时分多重访问（TDMA）脉冲串上按对角线交错排列。每一个脉冲串的MLSE硬判定（±1）以软判定信息SD_n中包括一个当前脉冲串与若干个前面的脉冲串的匹配滤波器输出的绝对值的平均值的平均值因子。这是以下述方法计算的。如果对于一个给定的脉冲串M有N个码元要求MLSE去判定（在较佳实施例中N＝114），则以在匹配滤波器输出处每一个码元一个取样的速度译码，一个特定的取样可以指定为Xmn，这里n＝1，…，N。通过匹配滤波器的每一个脉冲串的处理结束时，形成一个平均值A_m

$\mathrm{Am=}\underset{\mathrm{n\; =\; 1}}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{1\times mnl/n}$

然后M个这些平均值的平均值便可以求取，对于脉冲串M假定Q_m为

如果脉冲串M的MLSE硬判定给定为L_n，n＝1，…，N，则传送给每一个样本的卷积译码器的软判定信息将是

SD_n＝d_n×1X_mn1/Q_m

因子Q_m具有强化在一条衰落的信道上的特别弱的脉冲串及码元取样的作用，使它们的软判定值甚至比在非定标化的情况下更低。比例因子Q_m所表示的时间长度可能是一个变量。较佳实施例是用于在一个时分多重访问（TDMA）系统中一个面，脉冲串的处理的，已知M＝8能够产生比完全不使用定标的情况更好的一种改进。然而，即使完全不使用定标，Q_m＝1，较之只使用维脱比算法卷积译码器中的MLSE硬判定d_n仍然是一种进步。然而，并没有必要将本发明限制在面向脉冲串的TDMA系统。在一个连续时间频分多重访问（FDMA）无线电传输系统中，不论是否使用一个特定模式的码元排成序列和同步可以在某一时间间隔中进行。由于这种排成序列调整匹配滤波器的传送功能，其输出仍然可作为软判定信息用于上述公式中，将MLSE的硬判定乘以匹配滤波器输出的对应绝对值。如果要实行定标，它可以作为匹配滤波器输出的绝对值在某一适当时间上的一个流动平均值来完成。

本发明的伴随优点包括在均衡过程内部产生可靠的软判定信息时计算上的简单性。

使用MLSE支路度量标准（如上述定标）而不用MF输出来求得软信息还能够达到更佳的性能。这可能包含在每一状态转变时进行度量标准计算（如前面引用的恩格布克（Ungerboeck）的公式31或32）并将其乘以此时所传输的码元的输出硬判定。事实上，这仍然是在MLSE的每个硬判定上附加一个可信度因子。

从而，在一个具有时间上散布的信号的通信网络中，已经提供了一种用于软判定译码的机制。它包括：无线电接收一个时间上散布的信号，至少部分地均衡这些时间散布影响，复原信号中所含的信息，以该复原信息去乘这一至少部分地均衡了的信 号的绝对值（以一个从当前条件和过去历史条件中所得到的数定标），以及从一个维脱比（Viterbi）算法信道译码方案的错误校正来对该相乘后的信息进行错误校正。因而，软判定信息是从均衡过程本身的内部生成的。

虽然已描述和展示了本发明的较佳实施例，熟悉本领域的人将会理解可以实现本发明的其它变化与修正。例如，本发明并不局限于这些特定的（匹配）滤波器，（最大似然）序列估值器或者（维脱比（Viterbi）算法信道译码器）错误校正;例如，使用判定反馈均衡器可能是有好处的。

这些以及其它所有的变型和修改都可望包含在所附权利要求书的范围内。

Claims (20)

1、一种用于在无线电传输中进行软判定译码的方法，其特征在于：

无线电接收一个时间上散布的信号，

至少部分地计算这些时间散布的影响，

复原信号中所含有的信息，

在计算出某些时间散布的影响之后，将该复原信息与指示在其复原中所持有的可信度的信息相结合，

并且在考虑进复原信息中所持有的可信度的条件下估值所复原的信息。

从而该可信度信息为用于软判定译码的“软判定”信息。

2、权利要求1所提出的一种方法，其中对这些时间散布影响的计算及复原信息是以均衡为特征的。

3、权利要求1所提出的一种方法，其中对这些时间散布影响的计算是以至少部分地均衡多径时间散布影响为特征的。

4、权利要求1所提出的一种方法，其中对这些时间散布影响计算及复原信息是以用信道匹配滤波的适配均衡及序列估值为特征的。

5、权利要求1所提出的一种方法，其中对这些时间散布影响计算及复原信息是以用信道匹配滤波的适配均衡及最大似然序列估值为特征的。

6、权利要求1所提出的一种方法，其中对这些时间散布影响计算及复原信息是以判定反馈均衡为特征的。

7、权利要求1所提出的一种方法，其中，该复原信息是以可信度信息加权的，该可信度信息是以该至少部分地均衡的信息的绝对值为特征的。

8、权利要求1所提出的一种方法，其中，该复原信息是以可信度信息加权的，该可信度信息是以该至少部分地均衡的信息的绝对值的一种定标为特征的。

9、权利要求1所提出的一种方法，其中的可信度信息是从部分地均衡的信息获得的。

10、权利要求1所提出的一种方法，其中的可信度信息是从匹配滤波输出信息的绝对值获得的。

11、权利要求1所提出的一种方法，其中的可信度信息是从在一个受关注的间隔上对该可信度信息进行逐步定标获得的。

12、权利要求8所提出的一种方法，其中的可信度信息是从在至少某些要复原的信息所分布的间隔上对该绝对值进行逐步定标获得的。

13、权利要求2所提出的一种方法，其中的可信度信息是从至少部分地均衡后的一点上获得的。

14、权利要求1所提出的一种方法，其中的接收是以无线电频率接收为特征的。

15、权利要求1所提出的一种方法，其中的估值是以错误校正为特征的。

16、权利要求1所提出的一种方法，其中的估值是以错误校正/检测为特征的。

17、权利要求1所提出的一种方法，其中的估值是以信道译码为特征的。

18、权利要求1所提出的一种方法，其中的估值是以维胶比（Viterbi）算法信道译码为特征的。

19、权利要求1所提出的一种方法，其中的结合是以该复原信息与该可信度信息相乘为特征的。

20、一种用于在无线电传输中作软判定的装置，其特征在于包括：

无线电接收装置（RF/IF），用于接收一个时间上散布的信号;

均衡器（EQ），由信道匹配滤波器（MF）及最大似然序列估值器（MISE）组成，用于至少部分地均衡这些时间上散布的影响;

一种装置，用来获得匹配滤器（MF）输出的绝对值;

一种装置，用来对上述绝对值适当延迟;

一种装置，用来对当前传输的绝对值进行定标;

第一乘法装置，用来对由延迟后的绝对值和定标后的绝对值相乘;

第二乘法装置，用来对由MLSE的输出信号和上述相乘后的信号相乘，及

信道译码器，用来对由上述第二乘法装置的输出信号进行错误样正。

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