一種Turbo碼譯碼方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種能實(shí)時(shí)提高Turbo碼信道可靠 度的Turbo碼譯碼方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] Turbo碼是重要的信道編碼方式，其性能接近香農(nóng)極限，不僅在低信噪比高噪聲中 表現(xiàn)了優(yōu)越的性能，而且具有強(qiáng)大的抗干擾、抗衰落能力。Turbo具有優(yōu)異的糾錯(cuò)性能，在 第三代和第四代移動(dòng)通信技術(shù)當(dāng)中，都采用其進(jìn)行差錯(cuò)控制編碼。Turbo碼采用并行級(jí)聯(lián) 卷積碼結(jié)構(gòu)，其編碼器由兩個(gè)反饋的分量碼編碼器并行級(jí)聯(lián)而成，為了降低分量碼輸出的 相關(guān)性，還加入了交織器，即將自然順序的輸入序列通過(guò)交織器，再輸入第二個(gè)分量碼編碼 器。Turbo譯碼器，相應(yīng)于編碼器的結(jié)構(gòu)，也采取了由兩個(gè)分量碼對(duì)應(yīng)的譯碼單元、交織、解 交織組成。譯碼分量碼的輸出采用軟輸入、軟輸出（SIS0)的方法，經(jīng)過(guò)多次迭代，可以有較 好的譯碼性能。
[0003] 對(duì)于現(xiàn)有的譯碼方法Map算法，其迭代的過(guò)程主要是結(jié)合系統(tǒng)信息和先驗(yàn)信息， 計(jì)算出外部信息，通過(guò)對(duì)外部信息的加權(quán)和交織或解交織，作為下一分量譯碼器的先驗(yàn)信 息輸入，多次迭代譯碼。迭代結(jié)束后，對(duì)最后的軟輸出進(jìn)行硬判決得到譯碼結(jié)果。Map算法， 不論是取Log計(jì)算的Log-Map算法，還是在此基礎(chǔ)上演變的Max-Log-Map算法，其共同的算 法核心步驟如下：
[0004] (1)計(jì)算狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)格T，即遍歷每一種當(dāng)前狀態(tài)和可能的輸入，作出其輸出以及 下一狀態(tài)的表格。
[0005] (2)計(jì)算分支轉(zhuǎn)移概率γ;
[0006] (3)由步驟⑵的γ，前向遞推得到α;
[0007](4)由步驟⑵的γ，后向遞推得到β;
[0008] (5)由以上的參數(shù)計(jì)算對(duì)數(shù)似然比L。
[0009] Turbo碼的Map譯碼算法中，需要信道可靠度參數(shù)，方可進(jìn)行迭代譯碼?，F(xiàn)有譯碼 算法中對(duì)該參數(shù)的模糊設(shè)定導(dǎo)致不能適應(yīng)真實(shí)信道特征，具有較高的計(jì)算復(fù)雜度，間接降 低了Turbo碼的譯碼性能，其譯碼誤碼率也比較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種Turbo碼譯碼方法，包括：
[0011] 在接收端基于從信道接收的數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)處理實(shí)時(shí)計(jì)算信道可靠度；
[0012] 結(jié)合所述信道可靠度進(jìn)行Turbo譯碼。
[0013] 相應(yīng)的，還提出一種Turbo碼譯碼裝置，包括：
[0014] 信道可靠度計(jì)算單元，用于在接收端基于從信道接收的數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)處理實(shí)時(shí)計(jì)算 信道可靠度；
[0015] 譯碼單元，用于結(jié)合所述信道可靠度進(jìn)行Turbo譯碼。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠獲得如下技術(shù)效果：
[0017] (1)本發(fā)明取消了對(duì)Turbo譯碼軟輸入的量化處理，量化以及其后繼處理的計(jì)算 復(fù)雜度更高，同時(shí)量化不精則導(dǎo)致譯碼軟輸入不準(zhǔn)確，從而降低誤碼準(zhǔn)確率。本發(fā)明通過(guò)信 道可靠度計(jì)算的預(yù)處理，將信道信息包含其中，不需要對(duì)接收到的數(shù)據(jù)做量化，可以直接將 解調(diào)的軟輸入作為譯碼器的輸入進(jìn)行譯碼處理，減少運(yùn)算量，規(guī)避了量化不精帶來(lái)的弊端。
[0018] (2)本發(fā)明通過(guò)計(jì)算信道可靠度，對(duì)每一幀數(shù)據(jù)，將系統(tǒng)信息（信道信息）對(duì)最大 似然譯碼算法的影響直接計(jì)算出來(lái)，具有實(shí)時(shí)性，取代了現(xiàn)有方法的模糊設(shè)定或固定設(shè)置， 提高了信道可靠度，間接提高了譯碼性能，降低了譯碼誤碼率。
[0019] (3)本發(fā)明的信道可靠度計(jì)算方法，所依據(jù)的數(shù)據(jù)是當(dāng)前幀的數(shù)據(jù)，而現(xiàn)有的信道 特征估計(jì)方法，采用的是當(dāng)前幀與前一幀的數(shù)據(jù)，相比之下，本發(fā)明減少了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量和復(fù) 雜度，計(jì)算的信道可靠度更能直接體現(xiàn)出當(dāng)前幀信道特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為實(shí)施例一提供的一種Turbo碼譯碼方法示意圖。
[0021] 圖2為實(shí)施例一中計(jì)算信道可靠度的子流程示意圖。
[0022] 圖3(a)為從在接收端從信道接收的數(shù)據(jù)R的星座圖。
[0023] 圖3(b)為二次調(diào)制信號(hào)Μ的星座圖。
[0024] 圖3(c)誤差向量Err的星座圖。
[0025] 圖3 (d)為EVM計(jì)算原理示意圖。
[0026] 圖4為實(shí)施例二提供的一種Turbo碼譯碼裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0027] 圖5為本發(fā)明與現(xiàn)有的基于固定信道可靠度的譯碼方法的效果對(duì)比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029] 參見(jiàn)圖1所示，為實(shí)施例一提供的一種Turbo碼譯碼方法示意圖，其中包括如下步 驟：
[0030] S101、在接收端基于從信道接收的數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)處理實(shí)時(shí)計(jì)算信道可靠度。
[0031] 當(dāng)在接收端從信道接收到發(fā)送端所發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)后，針對(duì)每一個(gè)接收到的數(shù)據(jù) 包，通常需要先對(duì)其進(jìn)行解調(diào)，在數(shù)據(jù)解調(diào)后但在進(jìn)行Turbo譯碼之前，基于所得到的數(shù)據(jù) 進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)時(shí)計(jì)算Turbo譯碼所需的信道可靠度。其中，所述信道是加性白高斯噪聲信 道。
[0032] 通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算和更新信道可靠度，提高了對(duì)信道可靠度判斷的準(zhǔn)確率，能提高后 續(xù)譯碼的置信度。
[0033] 具體地，參見(jiàn)圖2所示，所述計(jì)算信道可靠度的操作包括以下子步驟：
[0034] S1011、對(duì)所述從信道接收的數(shù)據(jù)依次進(jìn)行解調(diào)、硬判譯碼、再次調(diào)制，得到二次調(diào) 制信號(hào)；
[0035] 從信道接收的數(shù)據(jù)是在發(fā)送端進(jìn)行相應(yīng)的Turbo編碼后的數(shù)據(jù)。在發(fā)送端，首先 將待編碼的比特m通過(guò)Turbo編碼器編碼，輸出碼字比特流c。然后將碼字進(jìn)行調(diào)制，可采 用的調(diào)制方式有多種，以QPSK為例，調(diào)制后輸出的符號(hào)信息為S。再向符號(hào)S信息加載加性 白高斯噪聲來(lái)模擬信道傳輸，形成接收端的接收數(shù)據(jù)R。Turbo編碼輸出通過(guò)信道傳輸至接 收端，接收端從信道接收符號(hào)信息R，R是加入了白高斯噪聲的調(diào)制符號(hào)信號(hào)。此時(shí)接收端 接收到的數(shù)據(jù)R，在星座圖上，與原來(lái)的星座映射產(chǎn)生了偏移，參見(jiàn)圖3(a)所示。
[0036] 接收數(shù)據(jù)R后，先對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)調(diào)制方式的解調(diào)，輸出D，D是具備正負(fù)號(hào)的軟解 調(diào)輸出；然后，將解調(diào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行硬判譯碼，輸出Η;這時(shí)Η是原始編碼數(shù)據(jù)c的一個(gè)硬判結(jié) 果，將Η作為參考向量的原型。接下來(lái)，對(duì)硬判譯碼結(jié)果Η進(jìn)行相應(yīng)解調(diào)方式的調(diào)制，即二 次調(diào)制，得到二次調(diào)制信號(hào)Μ，可以作為參考向量，其星座圖可參見(jiàn)圖3 (b)所示。
[0037]S1012、基于所述從信道接收的數(shù)據(jù)以及所述二次調(diào)制信號(hào)計(jì)算EVM;
[0038] 以接收符號(hào)R和二次調(diào)制信號(hào)Μ作為輸入，計(jì)算EVM，具體計(jì)算公式如下：
[0039]
[0040] 其中，Ν表示接收數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，e是誤差向量，r是接受向量。
[0041] 原理如圖3(d)所示，其中示出了Μ和R之間的偏移；另參見(jiàn)圖3(c)，示出了誤差 向量的星座圖。
[0042]S1013、根據(jù)所述EVM計(jì)算信噪比；
[0043] 由EVM和SNR的換算公式，計(jì)算SNR，具體計(jì)算公式如下：
[0045]S1014、根據(jù)信噪比計(jì)算信道可靠度。
[0046] 根據(jù)SNR，得到信號(hào)噪聲能量比，從而可以得到信道可靠度L。，即：
[0048] 其中，L。表示信道可靠度，a表示衰落因子，Eb表示信號(hào)能量，〇2表示噪聲能量。
[0049]S102、結(jié)合所述信道可靠度進(jìn)行Turbo譯碼。
[0050] 在計(jì)算出所述信道可靠度后，即可基于實(shí)時(shí)計(jì)算出的、針對(duì)每個(gè)當(dāng)前幀的信道可 靠度來(lái)進(jìn)行Turbo譯碼。
[0051] 譯碼算法的核心計(jì)算公式為：
[0052] L=Lcys+La+Le ⑷
[0053] 其中，L為最大似然比，L。為信道可靠度，y3為系統(tǒng)碼（接收的信息位碼），La為先 驗(yàn)概率，匕為外部特征信息。
[0054] 將計(jì)算好的L。參數(shù)輸入譯碼器，譯碼器即可開(kāi)始譯碼。主要步驟如下：
[0055] (1)先驗(yàn)概率La和外部特征Le初始為0,；
[0056](2)U解交織得到La，匕與L '作為Map類算法第一分量譯碼器輸入，輸出最大 似然L;
[0057] (3)根據(jù)公式（4)，由L，匕和Lcys'得到L/ ;
[0058] ⑷V交織得到La，匕與Ljs"作為Map類算法第二分量譯碼器輸入，輸出最大似 然L，其中ys"是交織的信息位接收數(shù)據(jù)；
[0059] (5)根據(jù)公式（4)，由L，匕和Ljs"得到Le;如果迭代繼續(xù)，則進(jìn)入步驟（2)，否則 停止迭代，用L進(jìn)行硬判輸出得到譯碼結(jié)果。
[0060] 本實(shí)施例所提出的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：
[0061] (1)本實(shí)施例取消了對(duì)Turbo譯碼軟輸入的量化處理，量化以及其后繼處理的計(jì) 算復(fù)