[发明专利]信道解码器和信道解码方法

说明书

本发明涉及信道解码器以及信道解码的方法。

信道编码用于使发射的数字信息信号相对于噪声更加健壮。为此，信息比特序列在发射机端由信道编码器编码，而在接收机端由信道解码器解码。在编码器中，冗余信息被加入到信息比特序列中，以便于解码器执行纠错。比如，在系统信道编码方案中，冗余信息加入到信息比特序列就象附加的插入“编码”比特。因此，编码信号由信息比特和编码比特组成。在非系统信道编码方案中，输出的比特全是编码比特，不再有任何‘真实的’信息比特。编码器的输入比特(信息比特)数少于输出比特数(信息比特加上插入的编码比特，或全编码比特)。输入／输出比特比率称为‘码率R’(典型地，R=1∶2)。例如，普遍流行的信道编码为分组码和卷积码，后者可以为递归的或非递归的。

级联编码方案利用(至少)两个并行或串行的级联编码器。通过此方式，同一信息序列以并行方式或以串行方式被编码两次。迭代译码算法可用于并行或串行的级联编码系统(Benedetto，S．，Divsalar，D．，Montorsi，G．，ollara，F．‘交织码的串行级联：性能分析，设计和迭代译码’，IEEE Trans．Inf．Theory，1998，44，(3)，pp．909-926)。

图1示出了真实的串行级联编码方案。信息的发送是在分组的基础上操作。信号序列在发射机端以串行方式被编码两次。来自数字源(如，来自麦克风的具有模拟输入信号的模数转换器)的二元信号首先由外层编码器(码率R0)编码。外层编码器的输出经过一个比特交织器，该交织器改变输入比特符号的次序，以使信号显得更随机从而进入到下面的处理步骤。经过交织器处理之后，信号由‘内层编码器’(码率R1)第二次被编码。发射信号的整个码率为R0·R1。相应地，在接收机端信号首先由内层解码器解码，去交织，然后由外层解码器解码。从外层解码器，软值(soft values)作为附加的‘先验(a priori)’输入被反馈到内层解码器。该软值代表解码信号质量的可靠性值。这些值的反馈有助于减小外层解码器输出端在以后的迭代译码步骤中硬判决0，1值的误码率。特定发射序列的迭代译码由一个独立的终止要求而停止。例如，在一个固定数量的迭代之后，或直到达到一个特定的误码率。应当注意的是，发射比特序列(‘0^th迭代’)的每次第一解码，输入到内层解码器的‘先验’软值被设定为0。此外，对信息比特的硬判决只需为每个序列计算一次，即，在通过外层解码器的最终路径(最后迭代)。

一般来说，内层和外层二元码可为任何类型：系统的或非系统的，分组的或卷积的，递归的或非递归的。

在接收机，两个解码器均为软入／软出(soft-in／soft-out)解码器(SISO解码器)。一个软值代表相应比特符号(发送的是0还是1)比特判定上的可靠性。软入解码器为输入比特符号接受软可靠性值，软出解码器为输出比特符号提供软可靠性输出值。软出可靠值通常比软入可靠值更为精确，因为它们能在解码处理期间基于发射机端每一编码步骤加入的冗余信息得到改善。作为SISO解码器，其最好性能是提供适合于相应的信道码的后验概率计算器(APP)(L．bahl，J．cocke，F．jelinek，J．raviv，“符号差错率最小的线性码优化解码”，IEEE Trans．IT．，vol，20，PP 284-287，March 1974)。还有一些更快的，但不那么理想的算法，如，SOVA(软输出维特比算法)(J．hagenauer，P．Hoeher，“具有软判定输出的维特比算法及其应用”，Proc．IEEEGlobecom 1989，Dallas，Texas，PP．47．1．1-457．1．7，Nov．1989)，在迭代译码路径中，‘外层非本征信息’通过比特交织器，并作为一种先验知识反馈到内层解码器。‘外层非本征’信息是外层解码器软输入／软输出之间的差值，并描述由外层解码过程获得的新的、统计上独立的信息(至少为第一迭代)。由此，内层解码器提供‘内层非本征’信息和信道信息(如图1)。

在此背景下，本发明认为从特定的编码方案可得到一定的优点。