[發(fā)明專利]用于Turbo碼的外信息加權(quán)合并方法和譯碼器在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810728350.8 | 申請日： | 2018-07-05 |
| 公開（公告）號： | CN109150394A | 公開（公告）日： | 2019-01-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王華;孫磊;武楠;楊德偉 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京理工大學 |
| 主分類號： | H04L1/00 | 分類號： | H04L1/00;H03M13/29 |
| 代理公司： | 北京理工大學專利中心 11120 | 代理人： | 溫子云;仇蕾安 |
| 地址： | 100081 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 外信息 加權(quán)合并 分量譯碼器 譯碼器 不敏感性 迭代計算 迭代收斂 解交織器 先驗信息 信道估計 輸出 交織器 保存 保留 | ||
本發(fā)明公開了一種用于Turbo碼的外信息加權(quán)合并方法，在Turbo譯碼器中，對于兩個采用Max?Log?MAP算法的分量譯碼器的輸出均進行如下外信息加權(quán)合并處理：將分量譯碼器的輸出定義為臨時外信息，將本次迭代計算得到的臨時外信息與上一次的最終外信息逐比特進行加權(quán)合并，產(chǎn)生本次的最終外信息并保存，同時將本次最終外信息經(jīng)交織器/解交織器后作為另一個分量譯碼器的輸入先驗信息。本發(fā)明還公開了一種基于該方法的Turbo譯碼器。本發(fā)明保留了Max?Log?MAP算法對于信道估計的不敏感性，而且進一步加快了其迭代收斂速度，從而可以獲得更好的性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及Turbo(“渦輪”)碼Max-Log-MAP(基于最大值運算的對數(shù)域最大后驗概率)譯碼中，一種外信息加權(quán)合并方法。
背景技術(shù)
Turbo碼是近十幾年來使用的一種接近AWGN(加性高斯白噪聲)信道容量的信道編碼方案，其使用交織的方法來構(gòu)造隨機長碼，并采用最大似然譯碼，可以在較低的信噪比下得到很好的誤碼性能，故對于具有高頻譜效率的高階調(diào)制系統(tǒng)而言有著重要的實用價值。然而，其理論最優(yōu)譯碼算法Log-MAP(對數(shù)域最大后驗概率譯碼)需要精確的似然信息輸入，否則其性能將急劇惡化，這對解調(diào)器關(guān)于信道估計的精確性提出了嚴峻的考驗。同時，由于其譯碼過程中包含大量的諸如指數(shù)運算，乘法運算之類的非線性運算，也加大了譯碼器的實現(xiàn)難度，因此該算法只具有理論價值，而無太大的實用意義。故在實際應用中，Turbo碼的譯碼往往采用復雜度更低，且對于信道估計不敏感的Max-Log-MAP算法，該算法忽略了譯碼過程中產(chǎn)生的非線性校正項，代之以求最大值運算，但同時也引入了10％的性能損失。
在實際應用中，針對Max-Log-MAP譯碼算法的性能與復雜度的折中考慮，對該算法主要有兩大改進方向。其一是在Log-MAP算法實施過程中，針對中間運算結(jié)果的非線性校正項進行線性近似，從而降低其計算復雜度，其中主要包括一次函數(shù)近似法和泰勒級數(shù)近似法等。由于這類改進算法的主要思想是力求似然信息迭代結(jié)果與原算法盡可能接近，故這類改進方案的性能往往能夠逼近理論最優(yōu)譯碼算法，但是其對似然信息的估計誤差依舊很敏感。另一類改進方向是針對Max-Log-MAP算法的外信息輸出進行比例性縮放，通過加強分量譯碼器之間的外信息交換過程來獲得更好的譯碼性能。相比于上一類改進方案，該方案保留了Max-Log-MAP算法對信道估計的不敏感性，因此在高吞吐量以及信道條件變化相對較快的通信系統(tǒng)表現(xiàn)相對穩(wěn)定。此外，由于外信息的縮放過程與分量譯碼器的外信息的計算和輸出過程是無關(guān)的，因此整個改進算法的計算復雜度與原Max-Log-MAP算法非常接近，但相比而言其性能略差于上一類改進方案。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明基于對外信息縮放Max-Log-MAP算法的改進，提出了一種外信息加權(quán)合并方法，它同樣保留了Max-Log-MAP算法對于信道估計的不敏感性，而且進一步加快了其迭代收斂速度，從而可以獲得更好的性能。仿真結(jié)果表明，在并行譯碼條件下，誤碼性能的改善更為明顯。
該外信息加權(quán)合并的方法為：在Turbo譯碼器中，對于兩個采用Max-Log-MAP算法的分量譯碼器的輸出均進行如下外信息加權(quán)合并處理：將分量譯碼器的輸出定義為臨時外信息，將本次迭代計算得到的臨時外信息與上一次的最終外信息逐比特進行加權(quán)合并，產(chǎn)生本次的最終外信息并保存，同時將本次最終外信息經(jīng)交織器/解交織器后作為另一個分量譯碼器的輸入先驗信息。
其中，一種最簡單和有效的加權(quán)合并方式為：
其中，s稱為合并因子，該值一般在[0，1]區(qū)間內(nèi)選取以使系統(tǒng)誤碼率最低。Lext(uk)為本次迭代的最終外信息，Lext_t(uk)為本次迭代的臨時外信息，為上一次迭代的最終外信息，括號內(nèi)的uk表示第k個信息比特以及該式是逐比特進行的。
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