一種單層迭代聯(lián)合解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)及其算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信道解調(diào)譯碼領(lǐng)域，具體涉及一種單層迭代聯(lián)合解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)及其算 法，適用于差分串行級聯(lián)(SCCC)型Turbo碼。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線信道中，載波信息的精確獲取較為困難，相比PSK調(diào)制，基于非相干解調(diào)的 DPSK由于解決了載波相位模糊，但相比PSK相干解調(diào)存在較大的性能損失。M.Pe1eg，S Shamai.Iterativedecodingofcodedandinterleavednon-coherentmultiple symbolsdetectedDPSK( [J].ElectronLett，1997，33:1018-1020)，提出了一種迭代解調(diào) 譯碼的方法，將Turbo碼軟信息迭代的思想應(yīng)用到DPSK調(diào)制的卷積碼的聯(lián)合解調(diào)譯碼上，極 大提高了卷積碼的譯碼性能，但未針對Turbo碼提出迭代解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)。因此，TurboDPSK 迭代解調(diào)譯碼技術(shù)引起了國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注，文獻《丁旭輝.低信噪比環(huán)境下基于低碼 率Turbo碼的可靠通信傳輸技術(shù)研究》(成都.西南交通大學(xué)[D]. 2011)基于上述串行級聯(lián)卷 積碼結(jié)構(gòu)提出了Turbo碼差分調(diào)制的聯(lián)合解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)。然而該結(jié)構(gòu)為一種雙層迭代解調(diào) 譯碼的結(jié)構(gòu)，雖說在解調(diào)譯碼性能上相比傳統(tǒng)差分軟判決解調(diào)譯碼法提升不少，但系統(tǒng)運 算量也相對較大。
[0003] 本發(fā)明基于迭代解調(diào)譯碼在DPSK調(diào)制SCCC型Turbo編碼系統(tǒng)中的應(yīng)用，針對解調(diào) 譯碼過程中存在的雙層迭代，提出了一種簡化的單層迭代譯碼結(jié)構(gòu)及基于此結(jié)構(gòu)的算法， 在一次迭代過程中，同時進行解調(diào)器與兩個信道子譯碼器之間的的軟信息更新。相比雙層 迭代解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)及其算法，減小了運算復(fù)雜度;相比傳統(tǒng)差分解調(diào)，其在信噪比較高條件 下可得到一定的性能增益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種單層迭代聯(lián)合解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)及其算法，解決雙層迭代 解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)運算復(fù)雜度高、以及傳統(tǒng)差分解調(diào)性能較低的問題。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種單層迭代聯(lián)合解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)，適用于差 分SCCC型Turbo碼，包括依次連接的MAP解調(diào)器、第一解交織器、內(nèi)譯碼器、第二解交織器和 外譯碼器，其特征在于:還包括第一交織器和第二交織器，第一交織器輸入端與內(nèi)譯碼器的 輸出端連接，輸出端與MAP解調(diào)器輸入端連接，第二交織器的輸入端與外譯碼器的輸出端連 接，輸出端與內(nèi)譯碼器的輸入端連接。
[0006] 將待譯碼的SCCC型Turbo碼序列Y輸入MAP解調(diào)器解調(diào)，解調(diào)后輸入第一解交織器 中解交織，得到內(nèi)譯碼輸入編碼符號軟信息Λ(C1;I);將內(nèi)譯碼輸入碼符號軟信息Λ(C1;I) 輸入內(nèi)譯碼器，并譯碼得到內(nèi)譯碼輸出信息符號軟信息Λ(Ul;0)和內(nèi)譯碼輸出編碼符號軟 信息Λ(Cl;〇)，并將內(nèi)譯碼輸出編碼符號軟信息Λ(Cl;〇)經(jīng)第一交織器后反饋到MAP解調(diào)器 并作為其先驗信息Λ(c1;I);同時將內(nèi)譯碼輸出信息符號軟信息Λ(Ul;〇)輸入第二解交織 器中解交織，得到外譯碼輸入符號軟信息Λ(C2;I)，將其輸入外譯碼器，并譯碼得到外譯碼 輸出信息符號軟信息Λ(u;0)和外譯碼輸出編碼符號軟信息Λ(C2;〇)，同時輸出外譯碼輸 出編碼符號軟信息Λ(C2;0)至第二交織器，經(jīng)第二交織器交織后，反饋到內(nèi)譯碼器并作為 其先驗信息Λ(U1;I);判斷迭代次數(shù)是否達到外譯碼器中設(shè)置的迭代次數(shù)，若達到，對外譯 碼器輸出的信息符號軟信息Λ(u;0)進行判決，得到最終的譯碼結(jié)果;否則返回MAP解調(diào)器， 結(jié)合其中的先驗信息，重新進行迭代。
[0007] 所述MAP解調(diào)器中采用最大后驗概率譯碼算法。
[0008] 所述內(nèi)譯碼器中采用最大后驗概率譯碼算法。
[0009] 所述外譯碼器中采用最大后驗概率譯碼算法。
[0010] -種基于單層迭代聯(lián)合解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)的算法，方法步驟如下：
[0011] 步驟1、待譯碼的SCCC型Turbo碼序列Y輸入MAP解調(diào)器解調(diào)，解調(diào)后輸入第一解交 織器中解交織，得到內(nèi)譯碼輸入編碼符號軟信息Λ(C1;I)。
[0012] 步驟2、將上述內(nèi)譯碼輸入碼符號軟信息Λ(C1;I)輸入內(nèi)譯碼器，譯碼得到內(nèi)譯碼 輸出信息符號軟信息Λ(m;0)和內(nèi)譯碼輸出編碼符號軟信息Λ(C1;0)，并將內(nèi)譯碼輸出編 碼符號軟信息Λ(C1;0)經(jīng)第一交織器后反饋到MAP解調(diào)器并作為其先驗信息Λ(c1;I)，同時 將內(nèi)譯碼輸出信息符號軟信息Λ(m;0)輸入第二解交織器。
[0013]步驟3、上述內(nèi)譯碼輸出信息符號軟信息Λ(Ul;〇)在第二解交織器中解交織，得到 外譯碼輸入符號軟信息Λ(C2;I)，并將其輸入外譯碼器，譯碼得到外譯碼輸出信息符號軟 信息Λ(U;〇)和外譯碼輸出編碼符號軟信息Λ(C2;〇)，輸出外譯碼輸出編碼符號軟信息Λ (C2;0)至第二交織器，經(jīng)第二交織器交織后，反饋到內(nèi)譯碼器并作為其先驗信息Λ(U1;I)。
[0014]步驟4、判斷迭代次數(shù)是否達到外譯碼器中設(shè)置的迭代次數(shù)，若達到，對外譯碼輸 出信息符號軟信息Λ(u;0)進行判決，得到最終的譯碼結(jié)果；否則返回步驟1，將序列Y聯(lián)合 MAP解調(diào)器和內(nèi)譯碼器中的先驗信息，重新進行迭代。
[0015] 所述MAP解調(diào)器、內(nèi)譯碼器和外譯碼器中的算法均為最大后驗概率譯碼算法。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于：（1)將傳統(tǒng)DPSK調(diào)制SCCC型Turbo碼的 迭代解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)中的兩層迭代結(jié)構(gòu)簡化為單層迭代結(jié)構(gòu)，減少了Turbo譯碼過程，從而降 低了復(fù)雜度；（2)相比傳統(tǒng)差分解調(diào)，其在信噪比較高條件下可得到一定的性能增益。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的單層迭代聯(lián)合解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的基于單層迭代聯(lián)合解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)的算法流程圖。
[0019]圖3為本發(fā)明的基于單層迭代聯(lián)合解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)、雙層迭代結(jié)構(gòu)、傳統(tǒng)差分軟判決 法解調(diào)譯碼性能對比圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0021] 結(jié)合圖1，一種單層迭代聯(lián)合解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)，適用于差分SCCC型Turbo碼，包括依次 連接的MAP解調(diào)器、第一解交織器、內(nèi)譯碼器、第二解交織器和外譯碼器，其特征在于:還包 括第一交織器和第二交織器，第一交織器輸入端與內(nèi)譯碼器的輸出端連接，輸出端與MAP解 調(diào)器輸入端連接，第二交織器的輸入端與外譯碼器的輸出端連接，輸出端與內(nèi)譯碼器的輸 入端連接。
[0022] 將待譯碼的SCCC型Turbo碼序列Y輸入MAP解調(diào)器解調(diào)，MAP解調(diào)器采用最大后驗概 率譯碼算法，解調(diào)后輸入第一解交織器中解交織，得到內(nèi)譯碼輸入編碼符號軟信息Λ(C1; I);將內(nèi)譯碼輸入碼符號軟信息Λ(C1;I)輸入內(nèi)譯碼器，內(nèi)譯碼器采用最大后驗概率譯碼 算法，譯碼得到內(nèi)譯碼輸出信息符號軟信息Λ(Ul;〇)和內(nèi)譯碼輸出編碼符號軟信息Λ(C1; 〇)，并將內(nèi)譯碼輸出編碼符號軟信息Λ(C1;0)經(jīng)第一交織器后反饋到MAP解調(diào)器并作為其 先驗信息Λ(c1;〗）；同時將內(nèi)譯碼輸出信息符號軟信息Λ(Ul;〇)輸入第二解交織器中解交 織，得到外譯碼輸入符號軟信息Λ(C2;I)，并將其輸入外譯碼器，外譯碼器采用最大后驗概 率譯碼算法，譯碼得到外譯碼輸出信息符號軟信息Λ(u;〇)，同時輸出外譯碼輸出編碼符號 軟信息Λ(C2;〇)至第二交織器，經(jīng)第二交織器交織后，反饋到內(nèi)譯碼器并作為其先驗信息 Λ(m;I);兩次反饋的先驗信息Λ(c1;〗)和Λ(U1;I)將被用于下一次迭代過程，通過將待譯 碼的SCCC型Turbo碼序列Y與先驗信息聯(lián)合解調(diào)譯碼，可以讓解調(diào)譯碼輸出值更加精確。迭 代次數(shù)的增加也可以提高整體性能，但性能增益達到一定值后再增加迭代次數(shù)性能增益將 不再明顯，反而會增加運算量，所以，通過設(shè)置一個合適的迭代次數(shù)，可以在運算量較低的 情況下，達到一定的性能，而這個迭代次數(shù)是根據(jù)實際仿真的性能要求來設(shè)置的。判斷迭代 次數(shù)是否達到外譯碼器中設(shè)置的迭代次數(shù)，若達到，對外譯碼器輸出的信息符號軟信息進 行判決得到最終的譯碼結(jié)果;否則返回MAP解調(diào)器，結(jié)合其中的先驗信息，重新進行迭代。
[0023]結(jié)合圖2,一種基于單層迭代聯(lián)合解調(diào)譯碼結(jié)構(gòu)的算法，其具體實施步驟如下： [0024]步驟1、待譯碼的SCCC型Turbo碼序列Y輸入MAP解調(diào)器解調(diào)，MAP解調(diào)器采用最大后 驗概率譯碼算法，解調(diào)后輸入第一解交織器中解交織，得到內(nèi)譯碼輸入編碼符號軟信息Λ (ci；I)〇
[0025] 步驟2、將步驟1中內(nèi)譯碼輸入碼符號軟信息Λ(C1;I)輸入內(nèi)譯碼器，內(nèi)譯碼器采 用最大后驗概率譯碼算法，譯碼得到內(nèi)譯碼輸出信息符號軟信息Λ(Ul;〇)和內(nèi)譯碼輸出編 碼符號軟信息Λ(C1;0)，并將內(nèi)譯碼輸出編碼符號軟信息Λ(C1;0)經(jīng)第一交織器后反饋到 MAP解調(diào)器并作為其先驗信息Λ(c1;I)，MAP解調(diào)器先驗信息Λ(c1;I)將被用于下一次迭代 過程，通過與序列Υ聯(lián)合迭代解調(diào)譯碼，可以使譯碼輸出更加精確；同時將內(nèi)譯碼輸出信息 符號軟信息Λ(Ul;0)輸入第二解交織器。
[0026] 步驟3、上述內(nèi)譯碼輸出信息符號軟信息Λ(Ul;〇)在第二解交織器中解交織，得到 外譯碼輸入符號軟信息Λ(C2;I)，將其輸入外譯碼器，外譯碼器采用最大后驗概率譯碼算 法，譯碼得到外譯碼輸出信息符號軟信息Λ(u;〇)和外譯碼輸出編碼符號軟信息Λ(C2;〇)， 輸出外譯碼輸出編碼符號軟信息Λ(C2;0)至第二交織器，經(jīng)第二交織器交織后，反饋到內(nèi) 譯碼器并作為其先驗信