一種Turbo迭代譯碼方法和譯碼裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及Turbo迭代譯碼方法及譯碼裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] Turbo碼，又稱并行級聯(lián)卷積碼，是由C.Berrou，A.Glavieux和P.Thitimajshiwa 于 1993 年國際通信年會（ICC〖InternationalConferenceonCommunication)提出。經(jīng) 各種研宄和仿真結(jié)果表明，Turbo碼不僅在抵御加性高斯白噪聲方面性能優(yōu)越，而且具有很 強(qiáng)的抗衰落、抗干擾能力，其糾錯性能接近香農(nóng)極限。因此，被廣泛的應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)， 其中第三代、第四代移動通信系統(tǒng)都將Turbo碼作為其傳輸高速數(shù)據(jù)大的信道編碼標(biāo)準(zhǔn)。
[0003] Turbo編碼器由兩個并行級聯(lián)分量卷積編碼器和一個隨機(jī)交織器構(gòu)成，可以生成 同一信息序列的不同交織版本上的兩個分量碼，如圖1所示為LTE標(biāo)準(zhǔn)中采用的Turbo編 碼結(jié)構(gòu)圖。Turbo譯碼器，通常使用兩個最大后驗概率（MAP)解碼器以迭代的方式來解碼判 決。圖2為Turbo譯碼器的基本結(jié)構(gòu)圖，由兩個子譯碼器串行級聯(lián)而成，其中兩個子譯碼器 都是軟輸入軟輸出MAP譯碼器。如圖2所示，隨著迭代次數(shù)的增加，先驗信息的置信度逐漸 增大，因此硬判決輸出數(shù)據(jù)的正確性也越高。
[0004] 為了能夠判斷譯碼器輸出是否是正確的解碼數(shù)據(jù)，循環(huán)冗余校驗（CRC)比特被添 加到傳輸數(shù)據(jù)中。當(dāng)CRC校驗指示接收數(shù)據(jù)被正確譯碼時，Turbo譯碼器的迭代即停止。當(dāng) 接收信號質(zhì)量較高時，Turbo譯碼器所需迭代次數(shù)較少；否則，為了得到正確的接收數(shù)據(jù)， Turbo譯碼器的迭代次數(shù)可能很高，而此時的硬件開銷和時間開銷都非常大。在具體實(shí)現(xiàn) 中，常常采用限制最大迭代次數(shù)的方法來避免過高的譯碼復(fù)雜度。此外，也有其他方法引入 其他判決條件來有效降低迭代次數(shù)，以降低譯碼開銷。
[0005] 然而，當(dāng)信號傳輸環(huán)境非常惡劣，接收信號質(zhì)量非常差的時候，Turbo譯碼器即使 重復(fù)迭代足夠多次仍然不能將接收數(shù)據(jù)正確譯碼。如圖3示例所示，當(dāng)信噪比較低時（具 體地小于-4. 6dB)，Turbo譯碼器的輸出誤塊率（BLER:BLockErrorRate)總為1，也即譯 碼輸出全部錯誤，但是對應(yīng)的Turbo譯碼平均迭代次數(shù)幾乎都達(dá)到了設(shè)置的最大迭代次數(shù) (如圖4所示）。這里，圖3和圖4的仿真場景為：基于LTETurbo編碼，碼塊長度為6144， 調(diào)試方式為BPSK，傳輸信道為AWGN，仿真次數(shù)為10000個碼塊。因此，此時Turbo譯碼器不 僅沒能獲得正確的譯碼結(jié)果，而且使用了大量的硬件資源、花費(fèi)了過多的時間。對于具有實(shí) 時性要求的移動通信系統(tǒng)來說，如果能有效減少在這種情況下的Turbo譯碼迭代次數(shù)、進(jìn) 而降低譯碼復(fù)雜度和開銷，并進(jìn)而提高整個系統(tǒng)的性能，將是非常有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] (一）要解決的技術(shù)問題
[0007] 由此可見，當(dāng)接收信號質(zhì)量非常差時，Turbo譯碼器消耗大量硬件資源、進(jìn)行盡可 能多次的迭代譯碼，但譯碼的誤塊率仍非常高。此時，硬件和時間開銷非常大，功耗也非常 高，但譯碼性能很差。
[0008] (二）技術(shù)方案
[0009] 針對上述問題，本發(fā)明提出一種Turto迭代譯碼方法和裝置，可以有效降低接收 信號質(zhì)量較差時的Turbo譯碼迭代次數(shù)，降低譯碼復(fù)雜度，節(jié)省硬件和時間開銷，進(jìn)而提高 整個系統(tǒng)的性能。
[0010] 本發(fā)明一方面提出一種Turbo迭代譯碼方法，應(yīng)用于Turbo迭代譯碼裝置中，所述 Turbo迭代譯碼裝置包括第一子譯碼器、第一交織器、第二交織器、第二子譯碼器、第一解交 織器、第二解交織器、硬判決單元和譯碼差異判決單元，該方法包括：
[0011] 步驟1，在第i(1彡i彡N_)次中，系統(tǒng)信息xs、第一校驗信息Xpl和先驗信息Llp 經(jīng)第一子譯碼器后輸出外信息Lle和第一信息比特軟輸出Llall(i)，其中N_為提前預(yù)置的 最大迭代次數(shù)；
[0012] 步驟2,外信息Lle和系統(tǒng)信息x3經(jīng)交織后分別得到第二子譯碼器的先驗信息L2p 和系統(tǒng)信息x' s;
[0013] 步驟3,第二校驗信息Xp2、系統(tǒng)信息x's和先驗信息L2p經(jīng)第二子譯碼器后輸出外 信息L2e和第二信息比特軟輸出U2all(i);
[0014] 步驟4,外信息L2e和第二信息比特軟輸出L' 2all(i)經(jīng)解交織后分別得到信息比 特軟信息2L2all(i)和第一子譯碼器的先驗信息Llp;
[0015] 步驟5,第二信息比特軟輸出L2all⑴經(jīng)硬判決后得到本次迭代的譯碼結(jié)果兔/+);
[0016] 步驟6,第一信息比特軟輸出Llall⑴和第二信息比特軟輸出L2all⑴輸入譯碼差 異判決單元，結(jié)合前幾次迭代的信息比特軟輸出，首先計算判決度量，然后依據(jù)一定判決準(zhǔn) 則進(jìn)行是否終止譯碼迭代的判決；
[0017] 步驟7,如譯碼正確則輸出當(dāng)前譯碼結(jié)果M/+)，否則則跳轉(zhuǎn)到步驟1繼續(xù)進(jìn)行迭代 譯碼。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，步驟1和步驟3中的第一子譯碼器和第二子譯 碼器是軟輸入軟輸出譯碼器。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，步驟6中的判決度量包括：
[0020] Mi) =f(Llall(j)，L2all(j)，j= 1，…，i)，
[0021] A' (i) =f(A(j)，j= 1，…，i)，
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，，步驟6中的判決準(zhǔn)則為：當(dāng)A⑴小于等于 門限值A(chǔ)TH時，表示譯碼正確，則發(fā)起停止迭代中斷；當(dāng)A(i)大于ATH且A' (i)大于 A' ^時，可預(yù)測譯碼不正確且經(jīng)過迭代后信息比特的軟信息置信度也沒能提高，則發(fā)起 譯碼失敗停止迭代中斷；否則，表示仍需繼續(xù)進(jìn)行迭代提高譯碼正確率，其中ATH和A'TH 是提前預(yù)置的判斷門限值，其中，ATH表示當(dāng)前迭代的第一子譯碼器和第二子譯碼器輸出 的信息比特軟信息的差異或者多次迭代的多個子譯碼器之間的信息比特軟信息的差異， A'TH表示多次迭代輸出的信息比特軟信息差異之間的變化。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，判決度量是基于信息比特軟信息的判決度量、 基于信息比特硬比特的判決度量、及綜合使用軟信息和硬比特的判決度量。
[0024] 本發(fā)明另一方面提出一種Turbo迭代譯碼裝置，包括：
[0025] 第一子譯碼器：其輸入為系統(tǒng)信息xs、第一校驗信息xpl和先驗信息Llp，使用MAP 譯碼算法得到外信息Lle和第一信息比特軟輸出Llall(i)輸出；
[0026] 第一交織器：其輸入為第一子譯碼器輸出的外信息Lle，按照一定交織規(guī)則處理后 得到第二子譯碼器的先驗信息L2p;
[0027] 第二交織器：其輸入為系統(tǒng)信息xs，按照一定交織規(guī)則處理后得到系統(tǒng)信息 x' s;
[0028] 第二子譯碼器：其輸入為第二校驗信息xp2、系統(tǒng)信息x's和先驗信息L2p，使用 MAP譯碼算法得到外信息L2e和第二信息比特軟輸出L' 2all(i)輸出；
[0029] 第一解交織器：其輸入為外信息L2e，按照一定解交織規(guī)則處理后得到第一子譯碼 器的先驗彳目息Llp;
[0030] 第二解交織器：其輸入為第二信息比特軟輸出L' 2all(i)，按照一定解交織規(guī)則處 理后得到第二信息比特軟輸aL2all⑴；
[0031] 硬判決單元：其輸入為第二信息比特軟輸出L2all(i)，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的符號位進(jìn)行 硬比特判決，其輸出為二進(jìn)制比特流灰/);
[0032] 譯碼差異判決單元：其輸入為當(dāng)前及以前的譯碼輸出信息比特軟輸出{Llall(j)， L2all(j)，j= 1，…，i}，首先計算判決度量，然后依據(jù)一定判決準(zhǔn)則進(jìn)行是否終止譯碼迭代 的判決。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，第一子譯碼器和第二子譯碼器是軟輸入軟輸出 譯碼器。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，譯碼差異判決單元中的判決度量計算單元功能 為計算如下判決度量：
[0035]Mi) =f(Llall(j)，L2all(j)，j= 1，…，i)，
[0036] A' (i) =f(A(j)，j= 1，…，i) 〇
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，譯碼差異判決單元中的判決準(zhǔn)則為：當(dāng)A(i) 小于等于門限值A(chǔ)TH時，表示譯碼正確，則發(fā)起停止迭代中斷；當(dāng)A⑴大于ATH且 A' (i)大于A'^寸，可預(yù)測譯碼不正確且經(jīng)過迭代后信息比特的軟信息置信度也沒能 提高，則發(fā)起譯碼失敗停止迭代中斷；否則，表示仍需繼續(xù)進(jìn)行迭代提高譯碼正確率；其中 ATH和A'TH是提前預(yù)置的判斷門限值，ATH表示當(dāng)前迭代的第一子譯碼器和第二子譯碼 器輸出的信息比特軟信息的差異或者多次迭代的多個子譯碼器之間的信息比特軟信息的 差異，A'TH表示多次迭代輸出的信息比特軟信息差異之間的變化。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，判決度量計算單元的判決度量是基于信息比特 軟信息的判決度量、基于信息比特硬比特的判決度量、及綜合使用軟信息和硬比特的判決 度量。
[0039](三）有益效果
[0040] 采用本發(fā)明的Turbo譯碼方法和譯碼裝置可以有效降低接收信號質(zhì)量較差時的 譯碼迭代次數(shù)，降低譯碼復(fù)雜度，節(jié)省硬件和時間開銷，進(jìn)而提高整個系統(tǒng)的性能。
【附圖說明】
[0041] 附圖1為LTE標(biāo)準(zhǔn)中的Turbo編碼結(jié)構(gòu)圖；
[0042] 附圖2為Turbo譯碼器的基本結(jié)構(gòu)圖；
[0043] 附圖3為LTE中的一種誤塊率性能曲線；
[0044] 附圖4為LTE中的一種平均迭代次數(shù)性能曲線；
[0045] 附圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的Turbo譯碼流程圖；
[0046] 附圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的Turbo譯碼器；
[0047] 附圖7為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的基于信息比特軟信息差異的譯碼差異判決單元；
[0048] 附圖8為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的基于信息比特硬比特差異的譯碼差異判決單元；
[0049] 附圖9為應(yīng)用本發(fā)