[发明专利]涡轮解码器中编码比特的有效软值生成

说明书

技术领域

本发明一般涉及如在无线通信接收器中使用的涡轮(turbo)解码器，并且更具体地说，涉及此类解码器中系统比特和奇偶比特的软值的生成。

背景技术

通信系统的基本功能是通过通信信道将信息从生成信息的源发送到一个或多个目的地。在数字通信系统中，信息被转换成数字格式，然后通过通信信道传送。数字信息的传送受到通信信道的不利影响，例如共信道和相邻信道干扰、噪声、弥散及衰落。这些影响将差错带入传送的数据流中。这些影响在无线电通信系统中特别严重。

在1948年，Claude E.Shannon在一篇理程碑式的论文中演示了在传送前数字信息的适当编码可将噪声信道带来的差错降低到任何期望级别。编码是在信息传送前将冗余添加到信息的过程，以便能够检测到和/或校正在传送期间可发生的差错。在接收端，解码器利用冗余信息和编码方案的先验知识检测和/或校正在传送期间可能已发生的差错。

许多类型的纠错码已被设计出，包括块码和卷积码。在1993年引入的涡轮码被认为具有高纠错能力和良好的性能，并且已被选择在第三和第四代移动通信系统中使用。在其最基本的形式中，涡轮码包括由交织器并行连接的两个并行系统卷积编码器。第一个编码器在原输入比特上操作并生成第一奇偶比特。交织器置换输入比特的次序，并且交织的比特被提供到第二编码器。第二编码器在交织器输出的交织比特上操作并生成第二奇偶比特。对于每个输入比特，生成三个输出比特：输入(系统)比特和两个奇偶比特。删余(puncturing)或速率匹配处理器可在编码器之后用于选择这些输出比特的部分以便传送。

迭代解码在接收器用于将涡轮码解码。基本涡轮解码器包括通过交织器串行连接的两个软输入软输出(SISO)解码器。接收的比特(或从Rake或G-Rake接收器获得的软值)输入到第一解码器。第一解码器使用接收比特(或软值)和从第二解码器反馈的外信息生成表示为对数似然比的原输入比特的软估计和供应到第二解码器的外信息。从第一解码器输出的外信息在输入第二解码器前被交织以补偿在编码器执行的交织。第二解码器生成原输入比特的更精确的对数似然估计和反馈到第一解码器的外信息。此过程对于多个迭代重复。有关比特的最终判定通过硬限制第二解码器输出的软估计来做出。

对宽带无线通信的需求及其增大的普及性已经推动通信系统设计人员寻求越来越好的性能。接收器技术在促进无线系统性能方面起着尤其重要的作用；这些技术不断在演进。

例如在宽带码分多址(W-CDMA)系统中，先引入了Rake接收器，随后通过引入线性均衡实现了对常规Rake接收器相当大的性能改进(例如，在所谓的G-Rake接收器中)。然而，在通过更高阶调制和/或多输入多输出(MIMO)技术的使用将数据率推到甚至更高时，带有线性均衡的良好性能变得越来越难以实现，特别是在弥散信道中。

除了线性均衡的方案以外，有多种改进性能的已知方案。例如，2008年2月22日由Bottomley等人提交的名称为“Method and Apparatus for Block-Based Signal Demodulation”的美国专利申请(序列号12/035846)(下文称为“BDFE申请”)描述了一种块判定反馈均衡器(BDFE)，其中，基于块的均衡(线性均衡或判定反馈均衡)用于抑制块间干扰和产生符号块中符号的检测统计。联合检测基于对应的检测统计，通过联合检测符号块内符号的最可能组合，解决了块内干扰。2005年12月22日由Bottomley等人提交的名称为“Linear Turbo Equalization Using Despread Values”的美国专利申请公布2007/0147481(下文称为“线性涡轮均衡公布”)描述了线性涡轮均衡(TE)，它是基于通用Rake(G-Rake)接收器设计的线性均衡器，使用在形成Rake组合权重中及在形成从提供到解码器的均衡器信号去除的自干扰估计中的解码器反馈。BDFE申请和线性涡轮均衡公布均通过引用以其整体结合于本文中。涉及连续干扰消除(SIC)的各种技术也是已知的，并且正被进一步开发以便在高级接收器中使用。

所有这些接收器技术受益于所谓的软减除(soft subtraction)，其中干扰符号的软值能够被推导并在干扰消除过程中被使用。此类软值能够在将一系列估计的符号值解码之前(预解码软值)或之后(后解码)推导出。前一方案更适合块判定反馈均衡，而后一方案更适合线性涡轮均衡。连续干扰消除技术能够基于预解码或后解码软减除。