[發(fā)明專利]LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)的解調(diào)器輸出軟信息的優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103746772B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃平;李岳衡;居美艷
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)的解調(diào)器輸出軟信息的線性優(yōu)化方法，屬于編碼調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

各種通信系統(tǒng)中，傳輸比特受信道隨機噪聲的影響而產(chǎn)生隨機錯誤。理論和實踐證明，通過引入冗余度來提供傳輸可靠性的糾錯編碼方法是一類行之有效的手段。而近年來引入的Turbo碼和低密度校驗(Low-Density Parity-Check,簡稱LDPC)碼是至今發(fā)現(xiàn)的糾錯能力最強的編碼方案之一。相比于Turbo碼而言，LDPC碼的設(shè)計更為靈活，LDPC碼解碼算法的全并行結(jié)構(gòu)使得設(shè)計高吞吐率的LDPC解碼器更容易。因此，未來通信系統(tǒng)中有關(guān)信道編碼的標準化大都選用LDPC碼。

由于LDPC碼的靈活性和有效性，基于LDPC碼的編碼調(diào)制系統(tǒng)正成為一個重要的研究方向。比特交織編碼調(diào)制（BICM）通過將糾錯編碼、比特級的交織器和高階調(diào)制串行級聯(lián)起來，能夠有效增進編碼調(diào)制的時間分集效果，提高通信系統(tǒng)的帶寬和功率效率，是移動通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

當發(fā)送端采用無限長的交織器和Gray映射調(diào)制時，構(gòu)成同一信道符號的各比特可看作是彼此統(tǒng)計獨立的，且各自通過獨立的二進制比特子信道傳輸。在BICM的接收端，軟解調(diào)器根據(jù)接收的信道符號恢復(fù)各層比特的軟信息。如果交織長度足夠長且軟解調(diào)器采用最優(yōu)算法，恢復(fù)的各層比特軟信息就是對應(yīng)比特子信道的條件轉(zhuǎn)移概率的充分統(tǒng)計量。但在實際系統(tǒng)中，上述最優(yōu)條件通常不能滿足，因此軟解調(diào)器的輸出比特的LLR值不能反映出對應(yīng)比特子信道的真實條件轉(zhuǎn)移概率。文獻[A.Martinez,A.G.Fabregas,G.Caire,and F.M.J.Willems,“Bit interleaved coded modulation revisited:A mismatched decoding perspective,”IEEE Trans.Inform.Theory,vol.55,pp.2756–2765,Jun.2009]把這種軟解調(diào)器稱之為是不匹配的BICM接收機，其對應(yīng)輸出的LLR和比特信道轉(zhuǎn)移概率是不匹配的。如果直接將該不匹配的LLR作為信道先驗信息傳遞給下級信道解碼器，會造成解碼器的解碼性能劣化，尤其對于對初始迭代信息異常敏感的BP解碼器更是如此。因此有必要對軟解調(diào)器的不匹配輸出LLR值進行優(yōu)化后再交給解碼器。

現(xiàn)有線性優(yōu)化方法主要有兩種：一種是統(tǒng)計各比特子信道LLR，利用直方圖計算出各層比特LLR值的條件概率密度函數(shù)（pdf），根據(jù)匹配LLR值應(yīng)滿足的一致性條件（可參考文獻[J.Hagenauer,“The exit chart-introduction to extrinsic information transfer in iterative processing,”in European Signal Processing Conference,Vienna,Austria,Sep.2004,pp.1541–1548.]）計算各層優(yōu)化因子；另一種是采用推廣互信息（GMI）原則進行計算，即匹配的LLR擁有最大的GMI值，（可參考文獻[T.T.Nguyen and L.Lampe,“Bit-interleaved coded modulation with mismatched decoding metrics,”IEEE Trans.Commun.,vol.59,pp.437-447,Feb.2011.]）。該方法搜索各層優(yōu)化因子或分段線性函數(shù)，使其對應(yīng)比特子信道的互信息量達到最大值。該方法可獲得逼近BICM容量的最佳優(yōu)化性能，但和第一種方法一樣，仍需要計算各層比特LLR值的條件概率密度函數(shù)。因此兩種方法的計算復(fù)雜度都比較高。在實際系統(tǒng)中，有必要對其進行簡化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種LDPC編碼調(diào)制系統(tǒng)的解調(diào)器輸出軟信息的優(yōu)化方法，能夠以相對較低的計算復(fù)雜度代價，提高解調(diào)器輸出LLR值的可靠性，從而改善BICM系統(tǒng)解碼性能。