CN100592643C - 一种迭代译码器及迭代译码方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种迭代译码器及迭代译码方法，迭代译码器包括第一译码器、第一交织器、第二交织器、第二译码器和解交织器。利用先验信息对第一信息序列及其附加信息序列译码，得到似然信息作为第一外信息；对第一外信息交织处理得到第二外信息；对第一信息序列交织处理得到第二信息序列；将第二外信息作为先验信息对第二信息序列及其附加信息序列译码，得到似然信息作为第三外信息；对第三外信息解交织处理得到第四外信息作为对第一信息序列及其附加信息序列译码的先验信息；外信息趋于稳定时，对似然信息硬判决，得到最佳估值序列并输出。通过本发明使译码器传递外信息时不需经过折算操作，减少了译码器的工作量，且在定点化时使译码器的性能稳定。

Description

一种迭代译码器及迭代译码方法

技术领域

本发明涉及译码器技术领域，具体地说，涉及一种迭代译码器及迭代译码方法。

背景技术

信道编码技术是通信***中重要的一环，802.16协议中，给出了***信道编码的相关技术，CTC(Convolutional Turbo codes，卷积Turbo码)是其中一种可选方案，它采用Turbo码的基本原理，以双输入循环RSC code(RecursiveSystematic Convolutional codes，递归***卷积码)作为分量码来实现迭代译码。

现有技术中迭代译码器由两个SISO(Soft Input Soft Output，软输入软输出)译码器即第一SISO译码器和第二SISO译码器串联组成，第一SISO译码器对分量码RSC1进行最佳译码，即使译码器输出错误概率最小，产生关于信息序列的每一比特的似然比信息，并将其中的外信息，即经过第一SISO译码器译码后得到的信息序列的每一比特的似然比信息，经过交织后传送给第二SISO译码器，第二SISO译码器将经过交织后的外信息作为先验信息，对分量码RSC2进行最佳译码，产生经过交织后的信息序列的每一比特的似然信息，然后将其中的外信息经过解交织后传送给第一SISO译码器，第一SISO译码器将所述外信息作为先验信息对分量码进行下一次译码。这样，经过多次迭代，第一SISO译码器与第二SISO译码器的外信息趋于稳定，似然比渐进值逼近于对整个码的最大似然译码，然后对此似然比进行硬判决，即可得到信息序列的每一比特对的最佳估值序列，第二SISO译码器输出此信息序列的每一比特对的最佳估值序列。

目前，现有技术中的一种迭代译码器，如图1所示，第一SISO译码器接收先验信息对信息序列ABY₁W₁进行译码，得到信息序列ABY₁W₁的每一比特的第一外信息，所述第一外信息为一个似然比信息，其中信息序列W₁Y₁为第一SISO译码器对应的第一编码器输出的附加信息序列，使数据在信道传输过程中减少干扰。

其中译码器进行迭代译码过程中，第一SISO译码器进行第一次译码时接收的先验信息为初始先验信息，为预设值0；

第一交织器接收信息序列AB，首先互换序列中的数据，例如对于序号为j＝0，1，…，N-1的A₀，A₁，B₁，…，A_N-1，B₀，B₁，…，B_N-1序列，当j为奇数时，将序列AB中的(A_j，B_j)互换，使(A_j，B_j)＝(B_j，A_j)；然后第一交织器对数据进行交织处理后输出信息序列A’B’给第二SISO译码器。

第二交织器接收第一外信息进行处理后输出第二外信息给第二SISO译码器，具体处理同第一交织器。

然后，第二SISO译码器接收第二外信息作为先验信息，对信息序列A’B’Y₂W₂进行译码，其中信息序列Y₂W₂为第二SISO译码器对应的第二编码器输出的附加信息序列，使数据在信道传输过程中减少干扰。将译码得到的信息序列A’B’Y₂W₂的每一比特的似然比信息作为第三外信息输出给解交织器，所述外信息等于信息序列A’B’Y₂W₂的每一比特的对数似然比减去所述先验信息再减去信道值，所述先验信息为第一SISO译码器译码得到的外信息，所述信道值由所述第一SISO译码器对所述信息序列A’B’Y₂W₂进行译码得到。

所述解交织器对所述第二译码器输出的第三外信息进行解交织处理，互换序列中的数据后，输出第四外信息给第一译码器。

所述第一译码器将所述第四外信息作为先验信息再对信息序列ABY₁W₁进行译码。经过多次迭代，第一SISO译码器与第二SISO译码器的外信息趋于稳定，似然比渐进值逼近于对整个码的最大似然译码，则第二SISO译码器利用第二外信息，折算得到信息序列A’B’Y₂W₂的每一比特的似然信息，由似然信息得到后验概率，并根据最大后验概率准则进行译码判决，即可得到信息序列的每一比特对的最佳估值序列，第二SISO译码器输出此信息序列的每一比特对的最佳估值序列

现有技术采用的迭代译码方法中上一级译码器将译码得到的信息序列的每一比特的似然比信息作为外信息输出，下一级译码器接收上一级译码器输出的外信息，即似然比信息后，将似然比信息作为先验信息进行译码，译码时需要将似然比信息进行折算操作得到似然信息，才能由似然信息得到后验概率，进行译码判决得到译码输出序列。这增加了译码器的工作量，并且在产品开发过程中，需要对产品进行定点化，即需要将开发过程中的浮点仿真中的浮点变量转化为定点仿真中的整型变量，这样会有一些精度损失，影响迭代译码器的性能。

发明内容

本发明提供了一种迭代译码器及迭代译码方法，在下一级译码器采用上一级译码器传递的外信息作为先验信息进行译码时不需要进行折算操作就能得到似然信息，减少了译码器的工作量。

本发明是这样实现的：一种迭代译码器，包含第一译码器、第二译码器、第一交织器、第二交织器和解交织器；所述第一译码器和第二译码器为软输入软输出SISO译码器；

所述第一译码器接收先验信息对输入的第一信息序列及其附加信息序列进行译码，并将译码得到的所述第一信息序列及其附加信息序列的似然信息作为第一外信息输出给第二交织器；

所述第二交织器对所述第一外信息进行交织处理后，输出第二外信息给第二译码器；

所述第一交织器对所述第一信息序列进行交织处理后，输出第二信息序列给第二译码器；

所述第二译码器接收所述第二外信息作为先验信息对输入的所述第二信息序列及其附加信息序列进行译码，将译码得到的所述第二信息序列及其附加信息序列的似然信息作为第三外信息输出给解交织器，并在第一译码器输出的第一外信息与第二译码器输出的第三外信息趋于稳定时，对所述第二信息序列及其附加信息序列的似然信息进行硬判决，得到第一信息序列的最佳估值序列并输出；

所述解交织器对所述第三外信息进行解交织处理后，输出第四外信息给第一译码器作为对第一信息序列及其附加信息序列进行译码的先验信息；

所述第一译码器进行第一次译码时的先验信息为初始先验信息。

所述初始先验信息为预设值0。

所述第一、第二交织器包括次序交换模块和交织模块；

所述次序交换模块用于将接收到的数据进行数据对内次序交换；

所述交织模块用于对经过所述次序交换模块处理的数据进行交织处理。

所述解交织器包括次序交换模块和解交织模块；

所述解交织模块用于对接收到的数据进行解交织处理；

所述次序交换模块用于对经过所述解交织模块处理的数据进行数据对内次序交换。

一种迭代译码方法，包括以下步骤：

利用先验信息对接收的第一信息序列及其附加信息序列进行译码，将译码得到的第一信息序列及其附加信息序列的似然信息作为第一外信息；

对所述第一外信息进行交织处理得到第二外信息；

对所述第一信息序列进行交织处理得到第二信息序列；

利用所述第二外信息作为先验信息对接收的第二信息序列及其附加信息序列进行译码，将译码得到的所述第二信息序列及其附加信息序列的似然信息作为第三外信息；

对所述第三外信息进行解交织处理得到第四外信息。

将所述第四外信息作为对所述第一信息序列及其附加信息序列进行译码的先验信息；

当第一和第三外信息趋于稳定时，对所述第二信息序列及其附加信息序列的似然信息进行硬判决，得到第一信息序列的最佳估值序列并输出；

进行第一次译码时的先验信息为初始先验信息。

所述初始先验信息为预设值0。

所述交织处理具体为：将接收到的数据进行数据对内次序交换后，对交换后的数据分别进行交织处理。

所述解交织处理具体为：对接收到的数据分别进行解交织处理后，对解交织处理后的数据进行数据对内次序交换。

本发明通过上一级译码器将译码得到的信息序列的似然信息作为外信息输出，下一级译码器直接利用经过交织/解交织后的外信息作为先验信息进行译码，使译码器译码时不需经过折算操作，减少了译码器的工作量，且在定点化时使迭代译码器的性能稳定。

附图说明

图1为现有技术的迭代译码器的结构示意图；

图2为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种迭代译码器及迭代译码方法，使上一级译码器将译码得到的信息序列的似然信息作为外信息输出给下一级译码器，下一级译码器将此外信息作为先验信息进行译码，减少了译码器的工作量。

下面结合图2以第一译码器和第二译码器采用SISO译码器，接收四路先验信息为例具体阐述本发明提供的迭代译码器及迭代译码方法。采用四路先验为本发明的优选方案，因为在802.16协议中CTC每次输入编码器的比特个数为两个比特，这两个比特有四种可能的取值，决定了译码器每次传递的似然信息个数为四个。译码器每次传递的似然信息个数也可以为其他个数。

如图2所示，本发明提供的一种迭代译码器包括第一SISO译码器、第二SISO译码器、第一交织器、第二交织器和解交织器。其中第一SISO译码器、第二交织器、第二SISO译码器、解交织器、第一SISO译码器依次串联。

所述第一SISO译码器接收先验信息L_e0′″L_e1′″L_e2′″L_e3′″对信息序列ABY₁W₁进行译码，并将译码得到的信息序列ABY₁W₁的每一比特的似然信息作为第一外信息输出给第二交织器，其中信息序列Y₁W₁为第一信息序列AB的附加信息序列，由第一SISO译码器相对应的第一编码器输出，附加信息序列Y₁W₁的主要作用是使数据在信道传输过程中减少干扰；

译码器进行迭代译码过程中，第一SISO译码器进行第一次译码时接收的先验信息为初始先验信息，为预设值0；

所述第二交织器对所述第一译码器输出的第一外信息L_e0L_e1L_e2L_e3进行交织处理后，输出第二外信息L_e0′L_e1′L_e2′L_e3′给所述第二SISO译码器；

所述第一交织器对第一信息序列AB进行交织处理后，输出第二信息序列A’B’给第二译码器；

所述第二SISO译码器接收所述第二交织器输出的第二外信息L_e0′L_e1′L_e2′L_e3′作为先验信息，对输入的信息序列A’B’Y₂W₂进行译码，其中信息序列Y₂W₂为第二信息序列A’B’的附加信息序列，由第二SISO译码器相对应的第二编码器输出，附加信息序列Y₂W₂的主要作用是使数据在信道传输过程中减少干扰，将译码得到的信息序列A’B’Y₂W₂的每一比特的似然信息作为第三外信息L_e0″L_e1″L_e2″L_e3″输出给解交织器，并在第一SISO译码器与第二SISO译码器的外信息趋于稳定时，对第二SISO译码器译码得到的似然信息进行硬判决，得到信息序列AB的最佳估值序列

并输出

所述解交织器对所述第二译码器输出的第三外信息L_e0″L_e1″L_e2″L_e3″进行解交织处理后，输出第四外信息L_e0′″L_e1′″L_e2′″L_e3′″给第一译码器；

所述第一译码器接收所述解交织器输出的第四外信息L_e0′″L_e1′″L_e2′″L_e3′″作为先验信息对信息序列ABY₁W₁进行译码。

其中所述迭代译码器中的第二交织器包括次序交换模块和交织模块；所述次序交换模块用于将接收到的数据进行数据对内次序交换；所述交织模块用于对经过所述次序交换模块处理的数据进行交织处理。

所述迭代译码器中的解交织器包括次序交换模块和解交织模块；所述解交织模块用于对接收到的数据进行解交织处理；所述次序交换模块用于对经过所述解交织器处理的数据进行数据对内次序交换。

下面具体阐述本发明提供的迭代译码方法。

首先介绍SISO分量码译码器的译码原理为：

设k时刻输入编码器的两个比特为d_k＝(d_1k，d_2k)，即当译码器译码完全正确时译码输出结果应为d_k＝(d_1k，d_2k)，另设译码器接收信号为R_k＝{x_1k，x_2k，y_1k，y_2k}，其中，x_1k，x_2k为***信息比特，y_1k，y_2k为校验比特。考虑AWGN(Additive WhiteGaussian Noise，加性高斯白噪声)信道，噪声均值为0，方差为σ²。在BPSK(Binary Phase Shift Keying，二相相移键控)调制方式下，译码器接收比特为：

$x_{1k}=\sqrt{E_s}{u}_{1k}+n_1$

$x_{2k}=\sqrt{E_s}{u}_{2k}+n_2$

$y_{1k}=\sqrt{E_s}{v}_{1k}+n_3$

$y_{2k}=\sqrt{E_s}{v}_{2k}+n_4$

式中，u_1k，u_2k为信息比特x_1k，x_2k的均值，v_1k，v_2k分别为校验比特y_1k，y_2k的均值。为表示方便，假设信号能量归一化，即E_s＝1。

为了得到每个比特的似然信息，首先定义下述三个度量函数：

前向度量： ${\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_k\left(S_k\right)\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\ln P(R_k^{-},S_k)$

后向度量： ${\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_{k+1}\left(S_{k+1}\right)\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\ln P\left(R_k^{+}\right|S_{k+1})$

分支度量： ${\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{k,k+1}\left({S_k,S}_{k+1}\right)\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\ln P\left(S_{k+1},R_k\right|S_k)$

设联合概率为：APPi＝lnP(d_k＝i，R)

此处联合概率比和后验概率比等价，因为

APPi＝lnP(d_k＝i，R)＝lnP(d_k＝i|R)P(R)

式中，d_k＝i，i＝0，1，2，3分别表示当前由d_1kd_2k排列成的四种可能的二进制取值00，01，10，11。用表格表示如下：

d<sub>k</sub>	d<sub>1k</sub>d<sub>2k</sub>
		0	00
1	01
		2	10
3	11

则可得到四种可能的译码输出概率APP₀、APP₁、APP₂、APP₃，

首先，第一SISO译码器接收先验信息L_e0′″L_e1′″L_e2′″L_e3′″对输入的信息序列ABY₁W₁进行译码，其中信息序列Y₁W₁为第一信息序列AB的附加信息序列，由第一SISO译码器相对应的第一编码器输出，附加信息序列Y₁W₁的主要作用是使数据在信道传输过程中减少干扰，并将译码得到的似然信息中的外信息，即第一外信息L_ei输出给第二交织器；

译码器进行迭代译码过程中，第一SISO译码器进行第一次译码时接收的先验信息为初始先验信息，为预设值0；

第二交织器接收所述第一SISO译码器输出的第一外信息L_e0L_e1L_e2L_e3并对其进行交织处理后输出第二外信息L_e0′L_e1′L_e2′L_e3′，具体为：首先，所述交织器对第一外信息进行数据对内次序交换，即当k为1，3，5…等奇数时交织器将(L_e1 ^k，L_e2 ^k)互换，然后，对每一路数据分别进行交织处理，即

$L_{e,i}^k=L_{e,P\left(i\right)}^k,i=\mathrm{0,1,2,3},$

其中P(i)为交织位置；

第一交织器对信息序列AB进行交织处理后输出信息序列A’B’给第二SISO译码器，具体为：首先互换序列中的数据，例如对于序号为j＝0，1，…，N-1的A₀，A₁，B₁，…，A_N-1，B₀，B₁，…，B_N-1序列，当j为奇数时，将序列AB中的(A_j，B_j)互换，使(A_j，B_j)＝(B_j，A_j)；然后第一交织器对数据进行交织处理后输出信息序列A’B’。

然后，第二SISO译码器接收所述第二交织器输出的第二外信息L_e0′L_e1′L_e2′L_e3′作为先验信息对信息序列A’B’Y₂W₂进行译码，其中信息序列Y₂W₂为第二信息序列A’B’的附加信息序列，由第二SISO译码器相对应的第二编码器输出，附加信息序列Y₂W₂的主要作用是使数据在信道传输过程中减少干扰。得到信息序列A’B’Y₂W₂的每一比特的似然信息，并将所述似然信息作为第三外信息输出给解交织器。具体为：L_ei＝L_ai，即L_ai＝APPi-L_ai-L_ci，由此得到信息序列A’B’Y₂W₂的每一比特的似然信息。

解交织器接收第二SISO译码器输出的第三外信息L_e0″L_e1″L_e2″L_e3″并对其进行解交织处理后输出第四外信息L_e0′″L_e1′″L_e2′″L_e3′″给第一SISO译码器，具体为：首先，所述解交织器对每一路数据分别进行解交织处理，即

$L_{e,P\left(i\right)}^k=L_{e,i}^k,i=\mathrm{0,1,2,3},$

其中P(i)为交织位置，

然后，对第三外信息进行数据对内次序交换，即当k为1，3，5…等奇数时解交织器将(L_e1 ^k，L_e2 ^k)互换；

第一SISO译码器再将解交织器输出的第四外信息L_e0′″L_e1′″L_e2′″L_e3′″，作为第一SISO译码器的先验信息对信息序列ABY₁W₁进行译码，得到信息序列ABY₁W₁的每一比特的后验概率，此处所述后验概率即为似然信息，

APPi，i＝0，1，2，3，

并由此得到所述第一SISO译码器的第一外信息

L_ei＝APPi-L_ai-L_ci，i＝0，1，2，3，

其中先验信息为

L_ai＝lnP(d_k＝i)，i＝0，1，2，3，

信道值为

L_ci＝lnP(x_1kx_2k|d_k＝i)，i＝0，1，2，3，

第一SISO译码器将译码得到的似然信息中的外信息，即第一外信息L_ei输出给第二交织器；重复上述迭代译码过程，这样，经过多次迭代译码，实际应用中一般为6至8次迭代译码，第一SISO译码器与第二SISO译码器的外信息趋于稳定，第二SISO译码器对第二信息序列及其附加信息序列的似然信息即后验概率APPi，i＝0，1，2，3进行硬判决，即可得到第一信息序列的最佳估值序列第二SISO译码器输出最佳估值序列

具体硬判决过程如下：

在APPi，i＝0，1，2，3中选择取值最大的一个，APPi＝lnP(d_k＝i，R)，使d_k＝i，根据下表查找出与d_k对应的d_1k和d_2k，

d<sub>k</sub>	d<sub>1k</sub>d<sub>2k</sub>
		0	00
1	01
		2	10
3	11

根据最大后验概率准则作出判决，即

${\hat{d}}_{1k}=\left\{\begin{array}{cc}1,& \mathrm{ifL}\left(d_{1k}\right)\&GreaterEqual;0\\ 0,& \mathrm{ifL}\left(d_{1k}\right)<0\end{array}\right.$

${\hat{d}}_{2k}=\left\{\begin{array}{cc}1,& \mathrm{ifL}\left(d_{2k}\right)\&GreaterEqual;0\\ 0,& \mathrm{ifL}\left(d_{2k}\right)<0\end{array}\right.$

即可得到信息序列的最佳估值序列。

本发明公开的迭代译码器中，第一SISO译码器利用经过解交织处理的第四外信息作为先验信息对信息序列进行译码，然后直接把译码得到似然信息作为第一外信息输出，第二SISO译码器利用经过交织处理的第二外信息作为先验信息对信息序列进行译码，而不需要在译码过程中进行折算操作得到似然信息，译码直接得到似然信息和后验概率，进行译码判决得到最佳译码输出序列，减少了SISO译码器的工作量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1、一种迭代译码器，其特征在于，包含第一译码器、第二译码器、第一交织器、第二交织器和解交织器；所述第一译码器和第二译码器为软输入软输出SISO译码器；

所述第一译码器接收先验信息对输入的第一信息序列及其附加信息序列进行译码，并将译码得到的所述第一信息序列及其附加信息序列的似然信息作为第一外信息输出给第二交织器；

所述第二交织器对所述第一外信息进行交织处理后，输出第二外信息给第二译码器；

所述第一交织器对所述第一信息序列进行交织处理后，输出第二信息序列给第二译码器；

所述第二译码器接收所述第二外信息作为先验信息对输入的所述第二信息序列及其附加信息序列进行译码，将译码得到的所述第二信息序列及其附加信息序列的似然信息作为第三外信息输出给解交织器，并在第一译码器输出的第一外信息与第二译码器输出的第三外信息趋于稳定时，对所述第二信息序列及其附加信息序列的似然信息进行硬判决，得到第一信息序列的最佳估值序列并输出；

所述解交织器对所述第三外信息进行解交织处理后，输出第四外信息给第一译码器作为对第一信息序列及其附加信息序列进行译码的先验信息；

所述第一译码器进行第一次译码时的先验信息为初始先验信息。

2、根据权利要求1所述的迭代译码器，其特征在于，所述初始先验信息为预设值0。

3、根据权利要求1所述的迭代译码器，其特征在于，所述第一、第二交织器包括次序交换模块和交织模块；

所述次序交换模块用于将接收到的数据进行数据对内次序交换；

所述交织模块用于对经过所述次序交换模块处理的数据进行交织处理。

4、根据权利要求1所述的迭代译码器，其特征在于，所述解交织器包括次序交换模块和解交织模块；

所述解交织模块用于对接收到的数据进行解交织处理；

所述次序交换模块用于对经过所述解交织模块处理的数据进行数据对内次序交换。

5、一种迭代译码方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用先验信息对接收的第一信息序列及其附加信息序列进行译码，将译码得到的第一信息序列及其附加信息序列的似然信息作为第一外信息；

对所述第一外信息进行交织处理得到第二外信息；

对所述第一信息序列进行交织处理得到第二信息序列；

利用所述第二外信息作为先验信息对接收的第二信息序列及其附加信息序列进行译码，将译码得到的所述第二信息序列及其附加信息序列的似然信息作为第三外信息；

对所述第三外信息进行解交织处理得到第四外信息。

将所述第四外信息作为对所述第一信息序列及其附加信息序列进行译码的先验信息；

当第一和第三外信息趋于稳定时，对所述第二信息序列及其附加信息序列的似然信息进行硬判决，得到第一信息序列的最佳估值序列并输出；

进行第一次译码时的先验信息为初始先验信息。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述初始先验信息为预设值0。

7、根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述交织处理具体为：将接收到的数据进行数据对内次序交换后，对交换后的数据分别进行交织处理。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述解交织处理具体为：对接收到的数据分别进行解交织处理后，对解交织处理后的数据进行数据对内次序交换。

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