專利名稱：接收根據(jù)多電平編碼技術(shù)調(diào)制的信號的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是信號處理和數(shù)字通信。
更具體地，本發(fā)明涉及一種最優(yōu)化根據(jù)多電平編碼(multi-levelcoding)或MLC技術(shù)調(diào)制的信號的解碼的技術(shù)。
背景技術(shù)：
而今，有幾種已知的編碼調(diào)制信道編碼技術(shù)。當(dāng)然，以下Ungerboeck發(fā)現(xiàn)的格型編碼調(diào)制也被稱作MCT(在1982年1月，28，No.1，55-67頁的IEEE Trans.IT中描述的“Channel Coding withMultilevel/Phase Signals”)，已經(jīng)建議了塊編碼調(diào)制或BCM和格型編碼多維調(diào)制。
BCM類型的調(diào)制已經(jīng)在1984年1月，20，62-63頁的ElectronicsLetter中由Cusack寫的“Error control codes for QAM signaling”中和1986年10月，34，No.10，1043-1045頁的IEEE Trans.COM中由Sayegh寫的“A class of optimum block codes in signal space”中特別描述。
格碼多維調(diào)制已經(jīng)在1987年7月，33，No.4，483-501頁的IEEETrans.IT中由Wei寫的“Trellis-coded Modulation withMultidimensional Constellations”中和1987年3月，33，No.2，177-195頁的IEEE Trans.IT中由Calderbank和Sloane寫的“New trelliscodes based on lattices and cosets”中特別描述。
適度復(fù)雜的格碼調(diào)制(典型的有4或8種狀態(tài))可以給出3到4dB的編碼增益。然而，在高容量RF波束的應(yīng)用中，解碼調(diào)制所需的維特比解碼器的實(shí)現(xiàn)一直成本很高。
因此BCM碼的新家族被提議用于這些特殊應(yīng)用。這種碼實(shí)現(xiàn)更簡單，但是它們的編碼增益通常限于2dB。
在1977年5月，23，No.3，371-377頁的IEEE Trans.IT中由Imai和Hirakawa寫的“A new multilevel coding method usingerror-correction codes”中已經(jīng)提議了一種用于高容量RF波束應(yīng)用的具有吸引力的編碼技術(shù)。這是一種多電平編碼的技術(shù)，其值在于簡單的步進(jìn)編碼方法的存在，需要在性能與實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性之間的有效折衷。
這里在下文中給出多電平編碼原理以及相關(guān)的步進(jìn)解碼方法的簡要描述。
因此，我們考慮一個(gè)能夠每符號發(fā)送m比特的2m-點(diǎn)星座(constellation)A0。
如果m表示將編碼的比特?cái)?shù)，將星座A0劃分成m個(gè)電平，從而給出2m個(gè)子集。該劃分原理與Ungerboeck所定義的相同，并用于最大化劃分的子集中的最小歐幾里得距離。如果di表示在第i劃分電平獲得的子集中的最小歐幾里得距離，則必須證實(shí)下面的不等式(1)d0＜d1＜d2＜…＜dm其中，d0是星座A0中的最小距離。
因此，m個(gè)比特b1，b2，…，bm在2m個(gè)子集中選擇一個(gè)子集，其中bi是分配給劃分的第i電平的比特。

圖1給出了當(dāng)m＝2時(shí)的這種劃分的圖。A0首先被劃分為兩個(gè)子集Bi，i∈{0，1}，其中i＝b1，具有最小距離d1，然后再劃分為四個(gè)子集Ci，i∈{0，1，2，3}，其中i＝b1+2b2，具有最小距離d2。如果A0是具有歐幾里得距離d0的正方形星座，則d1=2d0]]>以及d2=2d1=2d0.]]>分配星座A0的點(diǎn)的處理目標(biāo)在于分類m個(gè)比特，該m個(gè)比特代表作為它們對于噪聲的脆弱性的函數(shù)而發(fā)送的符號。實(shí)際上可以看出，由于與比特b2對應(yīng)的最小歐幾里得距離d2＞d1，比特b1比比特b2更脆弱。根據(jù)(1)的關(guān)系，能夠表明，如果充分地保護(hù)比特bk，k＝i-1使得它們被準(zhǔn)確地接收，則比特bi，i＝m將比其它比特bj，j＜i更好地得到防噪聲的保護(hù)。因此，可以設(shè)想單獨(dú)用不同的碼對這些比特進(jìn)行編碼。
這是多電平編碼的原理，在將星座A0劃分成m個(gè)電平之后，使用m個(gè)編碼器Ei，i＝1，…，m用幾個(gè)保護(hù)電平來保護(hù)這些m個(gè)比特。
換句話說，多電平編碼的原理在于編碼與調(diào)制的結(jié)合最優(yōu)化，使得實(shí)現(xiàn)改善的傳輸性能。因此，在QAM(正交調(diào)幅)的情況下，將更大的保護(hù)給予由于它們在QAM映射中的位置而更易于受到差錯(cuò)的影響的那些比特。給予不同比特的保護(hù)依賴于使用的編碼。
圖2舉例說明了編碼概念的模式。以比特率D發(fā)送的數(shù)據(jù)流被串并變換塊21分成具有比特率Di，i＝1，…，m的m個(gè)數(shù)據(jù)流。該m個(gè)第一串被標(biāo)號為22的具有編碼速率Ri＝ki/ni和最小漢明距離di的m個(gè)二進(jìn)制碼Ei(ni，ki，di)，i＝1，…，m編碼。在調(diào)制器23的輸入端，該m個(gè)二進(jìn)制串必須同步，具有比特率D′/m。因此可以由給出的下式定義等效編碼率R(2)R＝D/D′如果假設(shè)所有的ni值相等，即ni＝n，i＝1，….m，以及m個(gè)碼Ei是塊碼，則這種編碼能夠通過與Sayegh在所述文章中特別描述的用于BMC的矩陣結(jié)構(gòu)相同的矩陣結(jié)構(gòu)來描述。碼字包括m個(gè)符號并可由m行和n列的矩陣來表示，這里第j列代表塊的第j符號的二進(jìn)制賦值，以及第i行代表第i劃分電平。行i，i＝1，…，m是一個(gè)碼字Ei(ni，ki，di)。利用該編碼獲得的最小歐幾里德距離d由下式給出(3)---d2=mini=1.···,m+1(didi-12),]]>dm+1＝1知道di值驗(yàn)證所述關(guān)系(1)，如果在關(guān)系(4)的情況下，多電平編碼最優(yōu)。
(4)d1＞d2＞…＞dm由此確定比特b1是必須受到最大保護(hù)的比特，然后是b2等。矩陣描述能夠被通用于碼是無論任何碼的情況。如果ni值不相等，則考慮具有m行和l列的矩陣就夠了，其中l(wèi)是ni值的最小公倍數(shù)，i＝l，…，m。在碼之一是卷積碼的特殊情況下，認(rèn)為該矩陣是半無窮大的。
典型地與這種多電平編碼相關(guān)使用的解碼方法是次最優(yōu)步進(jìn)解碼，它的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)起來非常簡單。
根據(jù)該技術(shù)，該解碼方法步進(jìn)完成，其中，每個(gè)比特由工作于硬判決的簡單解碼器獨(dú)立解碼，但解碼器(i)的輸出可以對于在解碼器(i+1)的輸入端的比特進(jìn)行校正。圖3給出這類解碼器的框圖，其中m＝2。假設(shè)在解碼器的輸入端收到n個(gè)符號的塊31(r1，r2，…，rn)，按下面的連續(xù)步驟執(zhí)行解碼操作-首先解碼分配給第一分割電平(A0)的n個(gè)比特bi1，i＝1，…，n每ri，i＝1，…，n作用A0中的硬判決32。因此，獲得bi1，i＝1，…，n的第一估計(jì)值，被寫為 i＝，…，n。通過寫入 硬判決解碼33工作于 i＝1，…，n，給出最終的估計(jì)，被寫為1i，i＝1，…，n。
-然后解碼分配給第二分割電平(B0或B1)的n個(gè)比特bi2，i＝1，…，n作為被發(fā)送時(shí)使用的相同編碼器編碼的比特 i＝1，…，n的函數(shù)，第二判決操作34作用于pi=b~1i,]]>i＝1，…，n的子集Bpi中的符號ri，i＝1，…，n。標(biāo)號為35的解碼器“2”解碼獲得的比特 以給出最終判決2i，i＝1，…，n。
-最后解碼剩余的未編碼比特從被它們的相關(guān)編碼器重新編碼的比特1i，2i，i＝1，…，n，第三檢測36由第二分割電平Ci，i＝1，…，n的子集中的ri，i＝1，…，n構(gòu)成。因此，對于每個(gè)符號ri，i＝1，…，n獲得m-2個(gè)剩余未編碼比特的估計(jì)值。
根據(jù)與多電平編碼或MLC相關(guān)的解碼技術(shù)，第一解碼因此在星座的子集A0中系統(tǒng)地完成。然后，該解碼結(jié)果用于下一個(gè)子集B0的解碼。
現(xiàn)在，為了MLC最佳，必須在不同編碼電平之間獲得的解碼增益是6dB，這是很難得到的。
這種現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)由此在于傳統(tǒng)地在MLC編碼的情況下實(shí)施的解碼方法顯示出一般的性能。
特別地，這種次最優(yōu)步進(jìn)解碼技術(shù)較差適用于存在附加高斯噪聲的信道和受多普勒影響的多徑信道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
更具體地，本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種解碼根據(jù)MLC編碼技術(shù)調(diào)制的信號的技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有改善的性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)的次最優(yōu)解碼技術(shù)相比，能降低二進(jìn)制誤碼率(或BER)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種簡單且實(shí)現(xiàn)起來成本較低的這種技術(shù)，適合于易于受到干擾的信道，特別是存在附加高斯噪聲的信道和受多普勒影響的多徑信道。
通過接收根據(jù)多電平編碼技術(shù)調(diào)制的信號的方法來實(shí)現(xiàn)這些目的以及將在下面出現(xiàn)的其它目的，所述多電平編碼技術(shù)包括至少兩個(gè)編碼電平，每個(gè)具有不同的噪聲穩(wěn)健性。這種信號具有多個(gè)符號，每個(gè)符號包括分配給所述編碼電平之一的至少一個(gè)比特，以及這種接收方法包括至少一次迭代解碼，包括解碼每個(gè)接收的比特的連續(xù)步驟，至少一個(gè)所述解碼步驟考慮至少一個(gè)可能的前續(xù)解碼步驟的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，按考慮所述電平的穩(wěn)健性的預(yù)定順序解碼所述比特，首先解碼分配給被稱作最穩(wěn)健電平的具有最強(qiáng)噪聲穩(wěn)健性的編碼電平的一個(gè)或多個(gè)比特。
然而，本發(fā)明基于一種完全新穎和創(chuàng)新的方法以解碼根據(jù)多電平編碼技術(shù)調(diào)制的信號。當(dāng)然，與現(xiàn)有技術(shù)所使用的次最優(yōu)解碼方法不同，本發(fā)明提議考慮這些電平對于噪聲的脆弱性而執(zhí)行不同分割電平的解碼。因此，首先解碼最穩(wěn)健的電平，以便能夠?qū)⒔獯a結(jié)果從這個(gè)電平傳播至較低穩(wěn)健的電平。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的次最優(yōu)解碼技術(shù)相比，獲得的解碼性能大大提高。
有利地，所述預(yù)定順序相應(yīng)于被分配接收比特的編碼電平的穩(wěn)健性的降序。
最好所述連續(xù)解碼步驟的每一步考慮前續(xù)解碼步驟的結(jié)果，以便改善用于解碼分配給較低穩(wěn)健電平的比特的步驟的結(jié)果。
因此，在較低穩(wěn)健性電平的比特的解碼過程中系統(tǒng)地使用給定電平穩(wěn)健性的比特的解碼結(jié)果，從而大大改善了可給予第二解碼的置信度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利實(shí)施例，分配給所述最穩(wěn)健電平的比特是所述相應(yīng)符號的最高有效位。
這個(gè)可選實(shí)施例特別相應(yīng)于由標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)盟DRM(在文件ETSI ES201 980 V1.2.1(2002-07)中所表示的數(shù)字無線電廣播調(diào)制)所選擇的特定實(shí)施模式。
最好，在一次解碼迭代內(nèi)，在解碼所述接收比特的每個(gè)連續(xù)步驟之前有相應(yīng)的解調(diào)步驟。
因此，接收比特首先被解調(diào)然后被解碼。
有利地，這種接收方法包括至少兩次連續(xù)解碼迭代，一步用于在第n(n≥2)次迭代中，考慮分配給比所述給定電平較低穩(wěn)健的編碼電平的接收比特的解碼步驟，并在至少一個(gè)所述前續(xù)迭代中實(shí)現(xiàn)的至少某個(gè)結(jié)果，解碼給出電平的比特。
因此，在包括三個(gè)編碼電平的特殊情況下，在第二次迭代過程中，最穩(wěn)健電平的比特的解碼考慮第一次迭代期間獲得的兩個(gè)最低穩(wěn)健電平的比特的解碼結(jié)果。
最好這種接收方法具有兩次連續(xù)解碼迭代。
當(dāng)然，本發(fā)明人已經(jīng)注意到從實(shí)施第三次迭代產(chǎn)生的性能提高較低，或者至少與相應(yīng)的復(fù)雜性增加相比可以忽略不計(jì)。
有利地，在所述迭代的至少某一個(gè)的結(jié)束，這種接收方法實(shí)施發(fā)送符號的估計(jì)步驟，以及考慮所述估計(jì)的發(fā)送符號而計(jì)算附加信息段(extrinsic piece of information)的步驟，所述附加信息段能夠改善所述后續(xù)迭代的解碼步驟的結(jié)果。
因此，在第一次解碼迭代后，將計(jì)算附加信息段，并將在第二次解碼迭代期間使用以便增強(qiáng)其性能。
有利地，所述附加信息段具有格式α(Sr-SE)，其中α∈
，Sr是所述接收符號，以及Se是所述估計(jì)的發(fā)送符號。
在實(shí)施兩次連續(xù)迭代的特殊情況下，第一次迭代期間，附加信息因此與接收符號和從不同電平的解碼比特估計(jì)的符號之間的差成比例。該差被給定解碼的置信度的特征系數(shù)加權(quán)。
在本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，α大約等于0.25。
這樣的α值使得在第二次解碼迭代期間可以對于大多數(shù)考慮的傳輸信道獲得滿意的性能。
在本發(fā)明的第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這種接收方法包括最優(yōu)化α的值作為信噪比的函數(shù)的步驟。
通過系數(shù)α，可以選擇在信息的附加段中，在估計(jì)的發(fā)送符號中設(shè)置較高或較低的置信度，以便在后續(xù)編碼迭代期間將其考慮為較高或較低的程度。最優(yōu)化α的值作為信噪比的函數(shù)導(dǎo)致當(dāng)信噪比非常高時(shí)，α值接近1，而當(dāng)相反情況時(shí)，α值接近0。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特性，這種接收方法進(jìn)一步包括由被發(fā)送的至少一個(gè)參考信息段確定信噪比的步驟，所述參考信息被稱為導(dǎo)頻信息，其值在接收中被稱為先驗(yàn)值。
當(dāng)然，可以回憶一下在OFDM中估計(jì)傳輸信道的典型技術(shù)，例如，包括將參考載波在接收機(jī)已知的位置插入凈荷載波流中。在接收端，讀出由這些被稱為導(dǎo)頻載波的參考載波攜帶的值，以及容易地從中導(dǎo)出在這些參考位置的信道的復(fù)增益。然后，在發(fā)送的時(shí)頻網(wǎng)絡(luò)的所有點(diǎn)上，從參考位置處的復(fù)增益的計(jì)算值導(dǎo)出信道的復(fù)增益。
因此，在本發(fā)明的框架中，可以使用這種基于導(dǎo)頻的機(jī)制來確定信噪比并由此最優(yōu)化α。它尤其用于DVB-T標(biāo)準(zhǔn)(數(shù)字音頻廣播(DVB)；用于地面廣播電視(DVB-T)標(biāo)準(zhǔn)的成幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制，ETS 300 744，1997年3月)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，這種接收方法還包括對于所述編碼電平的至少某一個(gè)，在用于調(diào)制和解碼所述接收比特的所述步驟之間實(shí)施的附加去交織步驟。
這種實(shí)施例特別用于相對于受多普勒影響的傳輸信道，改善接收方法的性能。
本發(fā)明還涉及一種解碼根據(jù)多電平編碼技術(shù)調(diào)制的信號的方法，包括每個(gè)具有不同噪聲穩(wěn)健性的至少兩個(gè)編碼電平，所述信號包括多個(gè)符號，每個(gè)符號至少包括一個(gè)比特，每個(gè)符號被分配給所述編碼電平之一，所述方法包括至少一次解碼迭代，所述解碼迭代包括解碼每個(gè)接收比特的連續(xù)步驟，至少一個(gè)所述解碼步驟考慮至少一個(gè)前續(xù)解碼步驟的結(jié)果，如果有的化。
根據(jù)本發(fā)明，按考慮所述電平的穩(wěn)健性的預(yù)定順序解碼所述比特，首先解碼分配給被稱為最穩(wěn)健電平的具有最強(qiáng)噪聲穩(wěn)健性的編碼電平的一個(gè)比特或多個(gè)比特。
本發(fā)明還涉及一種用于接收根據(jù)多電平編碼技術(shù)調(diào)制的信號的設(shè)備，包括具有不同噪聲穩(wěn)健性的至少兩個(gè)編碼電平，所述信號包括多個(gè)符號，每個(gè)符號包括分配給所述編碼電平之一的至少一個(gè)比特，所述設(shè)備包括用于實(shí)施連續(xù)解碼每個(gè)接收比特的解碼部件，至少一個(gè)所述接收比特的解碼考慮如果有的化，至少一個(gè)前續(xù)解碼操作的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，所述解碼部件按考慮所述電平的穩(wěn)健性的預(yù)定順序解碼所述比特，分配給被稱為最穩(wěn)健電平的具有最強(qiáng)噪聲穩(wěn)健性的編碼電平的一個(gè)比特或多個(gè)比特被首先解碼。
本發(fā)明還涉及一種用于對信號進(jìn)行編碼/解碼的系統(tǒng)，所述信號包括多個(gè)至少包含一個(gè)比特的符號，所述比特分配給所述編碼電平之一。
這種系統(tǒng)包括至少一個(gè)編碼設(shè)備，能根據(jù)多電平編碼技術(shù)對所述信號進(jìn)行調(diào)制，包括至少兩個(gè)具有不同噪聲穩(wěn)健性的編碼電平；以及至少一個(gè)解碼設(shè)備，包括對每個(gè)所述接收比特實(shí)施連續(xù)解碼的解碼部件，所述至少一個(gè)接收比特的解碼考慮，至少一個(gè)前續(xù)解碼的結(jié)果，如果有的化。
所述解碼部件按考慮所述電平的穩(wěn)健性的預(yù)定順序解碼所述比特，分配給被稱為最穩(wěn)健電平的具有最強(qiáng)噪聲穩(wěn)健性的編碼電平的一個(gè)比特或多個(gè)比特被首先解碼。
最后，本發(fā)明涉及一種上述接收方法在下面的至少一個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用-數(shù)字無線電傳輸，特別是DRM(數(shù)字無線電廣播調(diào)制(DigitalRadio Mondiale))類型；-糾錯(cuò)編碼；-數(shù)字信號處理；-數(shù)字通信；-數(shù)字信號的記錄與重放。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從后面優(yōu)選實(shí)施例的描述中變得更清晰，結(jié)合附圖給出了作為簡單、非詳盡的舉例，它們是-已經(jīng)參考現(xiàn)有技術(shù)加以描述的圖1示出了將星座A0劃分為m個(gè)電平的例子，當(dāng)m＝2時(shí)給出了2m個(gè)子集；-已經(jīng)參考現(xiàn)有技術(shù)加以描述的圖2是多電平編碼器的框圖；-已經(jīng)參考先現(xiàn)有技術(shù)加以描述的圖3是在現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)的步進(jìn)解碼的框圖，在三電平編碼的情況下，與圖2的多電平編碼器相關(guān)；-圖4介紹了作為高斯附加白噪聲的函數(shù)的MLC編碼的不同電平的穩(wěn)健性比較；-圖5是根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)的例子，利用兩次迭代并使用附加信息來執(zhí)行QAM64符號的最優(yōu)化解碼；-圖6舉例說明了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的次最優(yōu)解碼方法和本發(fā)明的解碼方法，MLC技術(shù)的比較解碼性能。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的基本原理在于考慮根據(jù)多電平編碼MLC技術(shù)調(diào)制的信號的不同編碼電平的噪聲穩(wěn)健性，來確定解碼接收比特的順序。
參考圖4，在多電平編碼或MLC技術(shù)的情況中，我們介紹編碼電平的穩(wěn)健性的概念。
編碼電平的穩(wěn)健性可以由該電平的二進(jìn)制誤碼率和信噪比(S/N)的函數(shù)的曲線來舉例說明在全文中，當(dāng)與之相關(guān)的二進(jìn)制誤碼率低時(shí)，編碼電平應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為更加穩(wěn)健。
通過獨(dú)立解碼每個(gè)編碼電平，即，不進(jìn)行從一個(gè)電平到另一個(gè)電平的任何返回環(huán)路(換言之，一個(gè)電平的解碼結(jié)果不再用于下一個(gè)電平的解碼)，可以確定每個(gè)電平的噪聲穩(wěn)健性程度。更特別地，圖4舉例說明了與高斯附加白噪聲相關(guān)的每個(gè)MLC編碼電平的穩(wěn)健性。
因此，文件ETIS ES 201 980 V1.2.1(2002-07)中介紹的DRM標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)選擇了多電平編碼MLC，用于頻率低于30MHz的AM(幅度調(diào)制)頻帶內(nèi)的數(shù)字信號的廣播。DRM選擇的模式之一包括具有總編碼效率R＝0.6的64QAM(正交調(diào)幅)，其中RMSB＝0.8、RISB＝0.67以及RLSB＝0.33，這里MSB代表最高有效位的集合，LSB代表最低有效位的集合，ISB代表中間有效位的集合。
因此，64QAM的點(diǎn)對應(yīng)于比特集，即，一個(gè)比特分配給MSB電平，一個(gè)比特分配給ISB電平以及一個(gè)比特分配給LSB電平。
如圖4舉例說明的，在解碼三個(gè)QAM調(diào)制電平即MSB、ISB和LSB的過程中，觀察到最穩(wěn)健電平是對應(yīng)于MSB的電平(標(biāo)號為41的曲線)，然后是對應(yīng)于LSB的電平(標(biāo)號為42的曲線)，最后是對應(yīng)于中間電平比特或ISB的電平(標(biāo)號為43的曲線)。當(dāng)然，與MSB電平有關(guān)的BER曲線41是作為信噪比(S/N)的函數(shù)最快速下降的曲線，而與ISB電平有關(guān)的BER曲線43是作為信噪比(S/N)的函數(shù)最慢地下降的曲線。
然而，可以通過從最穩(wěn)健電平(MSB)環(huán)回而再次分析ISB和LSB的性能，即，將MSB電平的解碼結(jié)果考慮到LSB和ISB電平的解碼中。
然后可以看出，ISB電平變成LSB電平前的第二最穩(wěn)健電平。因此，編碼電平穩(wěn)健性的降序是MSB-ISB-LSB。
根據(jù)本發(fā)明提出的技術(shù)，MLC的解碼的最優(yōu)順序是降序MSB-ISB-LSB。
現(xiàn)在參考圖5，我們介紹根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)的示例實(shí)施例。
這種接收機(jī)的工作是基于四個(gè)主要原理-第一個(gè)原理是基于首先最穩(wěn)健電平的解調(diào)，然后解碼，這種解碼的結(jié)果能夠改善較差穩(wěn)健電平的解調(diào)，然后解碼。重復(fù)該操作直到最差穩(wěn)健編碼電平；-由根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)實(shí)施的第二個(gè)原理是迭代處理。當(dāng)然，所有電平的解調(diào)和解碼之后，可以通過較低電平的解碼結(jié)果，重復(fù)所述操作以便改善最穩(wěn)健電平的解調(diào)；-操作的第三個(gè)原理依靠實(shí)施調(diào)制信號的校正作為與將被解調(diào)的信號相關(guān)的校正信號的幅度的函數(shù)的關(guān)聯(lián)測試；
-最后，這種接收機(jī)在每一次迭代之間使用附加信息，以便改善解調(diào)并從而改善接收信號的解碼。
參考圖5很詳細(xì)地介紹了在QAM64(正交星座調(diào)制)調(diào)制的情況下的這四個(gè)原理，圖5介紹了一個(gè)特殊實(shí)施例。當(dāng)然，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，可以將此描述擴(kuò)展到任何類型的多電平調(diào)制。
在圖5的特殊實(shí)施例中，最穩(wěn)健電平對應(yīng)于最高有效位(MSB)的編碼電平，最差穩(wěn)健電平對應(yīng)于最低有效位(LSB)。如參考圖4所述的，編碼電平的噪聲穩(wěn)健性與該電平的差錯(cuò)率成反比。另外，差錯(cuò)率是編碼效率、與每個(gè)比特相關(guān)的功率(也稱為比特電平)和信噪比的函數(shù)(當(dāng)然，信號中發(fā)現(xiàn)的差錯(cuò)依賴于影響它的噪聲)。
因此，這就很容易理解，最穩(wěn)健的電平不一定是最高有效位的電平。然而，通過一個(gè)例子，下面的描述將特別關(guān)注在這種特殊情況下本發(fā)明的實(shí)施例的介紹。
圖5的接收機(jī)具有被標(biāo)為51和52的兩級，對應(yīng)于兩次連續(xù)解碼迭代。實(shí)際上，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)第三次解碼迭代的實(shí)施而產(chǎn)生的解碼性能的改善是低的，因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，僅實(shí)施解碼處理的兩次迭代。這樣在性能和復(fù)雜性之間獲得了有效折衷。
首先我們描述被標(biāo)為51的第一解碼級。該級被提供也被稱為Sr的接收的QAM64符號，它被分配給分別提供MSB、ISB、LSB解調(diào)的三個(gè)解調(diào)器511到513。接收符號Sr由分別分配給MSB、ISB和LSB電平的三個(gè)比特XRMSB、XRISB、XRLSB組成，接收符號Sr可以用這種形式表示Sr=XRMSB+XRISB+XRLSB.]]>在收到符號Sr時(shí)實(shí)施的第一步包括解調(diào)分配給最噪聲穩(wěn)健電平的比特，即，在這種情況下是最高有效位(MSB)。因此，在解調(diào)器511的輸出端，獲得提供給解碼器514的解調(diào)后比特 i＝1，…，n。在由解碼器514解碼后，獲得解碼后的比特3i，i＝1，…，n。
第二步包括利用被稱為“編碼器3”的發(fā)送時(shí)使用的編碼器517，編碼已解碼的比特3i，i＝1，…，n。這樣編碼的比特被送到被標(biāo)為512的ISB解調(diào)器，該解調(diào)器考慮它們而解調(diào)中間有效位(ISB) i＝1，…，n。解碼后，解調(diào)后的中間有效位將提供給解碼器515的輸入，解碼后傳送解碼后的中間有效位2i，i＝1，…，n。將注意到，這里的ISB編碼電平是中等噪聲穩(wěn)健性電平，因此它在MSB電平后，直接被解碼和解調(diào)。
解碼后的中間有效位2i，i＝1，…，n還被提供給編碼器518的輸入，編碼器518與用于ISB電平的傳輸?shù)木幋a器相同。
通過使用記錄的較高穩(wěn)健性電平的比特(MSB和ISB)，可以解調(diào)較低穩(wěn)健電平的比特，在參考圖5描述的優(yōu)選實(shí)施例中，較低穩(wěn)健電平對應(yīng)于最低有效位的電平(LSB)。
為做到這些，來自較穩(wěn)健MSB和ISB電平的編碼器517和518的重新編碼的比特被提供給LSB解調(diào)設(shè)備513，解調(diào)設(shè)備513傳送解調(diào)后的最低有效位 i＝1，…，n。被解碼器516解碼后，獲得解碼后的最低有效位1i，i＝1，…，n。
解碼后的最低有效位1i可能進(jìn)一步提供給編碼器519，編碼器519與用于LSB電平的傳輸?shù)木幋a器相同。
解碼QAM電平的三個(gè)電平之后，由三個(gè)編碼器517到519傳送的重新編碼的比特，可以確定(520)發(fā)送的符號的估計(jì)值。
這樣，在結(jié)合圖5描述的特殊實(shí)施例中，發(fā)送的符號Se具有如下形式Se＝4bMSB+2bISB+bLSB，其中bMSB、bISB和bLSB分別對應(yīng)于MSB、ISB和LSB電平的比特。
由估計(jì)的發(fā)送符號，計(jì)算發(fā)送符號Se和接收符號Sr之間的歐幾里德距離，通過系數(shù)α(0＜α＜1)加權(quán)該距離。這樣確定附加信息段α(Sr-Se)521。該附加信息段可以在接收機(jī)的第二級52中用于改善后面的迭代解碼。
第二解碼級52與第一級51工作類似。它特殊具有三個(gè)解調(diào)設(shè)備521到523，以及分別與三個(gè)編碼電平MSB、ISB和LSB相關(guān)的三個(gè)解碼器524到526。
該級52內(nèi)完成的第一步是由塊521解調(diào)最穩(wěn)健的MSB電平。首先將來自第一解碼級51的編碼器518和519的較低穩(wěn)健電平ISB和LSB的記錄比特提供給塊521；其次將從接收信號Sr中減去附加信息段α(Sr-Se)，也就是Sr(1-α)+αSe提供給塊521。
適當(dāng)?shù)剡x擇系數(shù)α使其接近0.25。在另一個(gè)實(shí)施例中，系數(shù)α的值被優(yōu)化為信噪比的函數(shù)。這樣，根據(jù)信噪比，可以選擇在發(fā)送符號的估計(jì)520中設(shè)置較高或較低的置信度，以在第二次解碼迭代過程中，特別是在最穩(wěn)健MSB電平的解碼過程中，以變化程度考慮它。
因此，如果信噪比非常好，α將被選擇接近1，否則，α將被選擇接近0。
α的這種最優(yōu)化之前可以有通過插入發(fā)送信號中的導(dǎo)頻值而確定信噪比的步驟。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，導(dǎo)頻構(gòu)成其值是接收機(jī)所知道的先驗(yàn)值的參考信息。通過比較導(dǎo)頻的預(yù)定值和接收的導(dǎo)頻的值，接收機(jī)可以估計(jì)傳輸信道的傳送函數(shù)，并由此通過除法估計(jì)影響發(fā)送信號的信噪比。這項(xiàng)技術(shù)還使得可以評價(jià)不同編碼電平的穩(wěn)健性。
在塊521的解調(diào)后，獲得新的解調(diào)后的比特 i＝1，…，n。由于綜合考慮附加信息和第一解碼級51的較低穩(wěn)健LSB和ISB電平的解碼結(jié)果，相對于來自解調(diào)塊511相應(yīng)比特，這些新的解調(diào)后的比特被改善。
這些解調(diào)后的比特 i＝1，…，n被送到解碼器524，解碼器524傳送改善的解碼的比特3i，i＝1，…，n。如上所述，與發(fā)送時(shí)使用的編碼器相同的編碼器527將這些比特重新編碼，然后將其提供給ISB電平的解調(diào)設(shè)備522。該解調(diào)設(shè)備522還在輸入端被提供形式為Sr(1-α)+αSe的接收符號和附加信息之間的差，以及來自編碼器519的較低穩(wěn)健LSB電平的重新編碼比特。
ISB解調(diào)器522傳送解調(diào)后的中間有效位 i＝1，…，n提供給解碼器525，解碼器525傳送改善的解碼的比特2i，i＝1，…，n。
這些比特2i，i＝1，…，n再次由與傳輸中使用的編碼器相同的編碼器528再編碼，然后將其送給最低穩(wěn)健LSB電平523的輸入端。該解調(diào)塊523還被提供其形式是Sr(1-α)+αSe的接收符號和附加信息之間的差。因此，它傳送相對于來自第一解碼級513的相應(yīng)比特被改善的解調(diào)后的比特 i＝1，…，n，并提供給解碼器526，該解碼器傳送改善的解碼后的比特1i，i＝1，…，n。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，尤其是與用于有條件實(shí)施的解碼根據(jù)多電平編碼技術(shù)調(diào)制的信號的次最優(yōu)步進(jìn)解碼方法相比較，這些兩次連續(xù)解碼迭代的實(shí)施結(jié)合使用附加信息給出了改善的性能。
這種性能通過圖6的曲線舉例說明，這些曲線分別代表作為信噪比的函數(shù)獲得的二進(jìn)制誤碼率，第一條是用于本發(fā)明的解碼方法，第二條是用于現(xiàn)有技術(shù)的次最優(yōu)解碼方法。
因此可以看出，通過本發(fā)明獲得的二進(jìn)制誤碼率曲線61作為信噪比的函數(shù)，比通過現(xiàn)有技術(shù)的步進(jìn)解碼方法獲得的二進(jìn)制誤碼率(BER)曲線62下降快得多。
在此處介紹的DRM的情況下，10-4的二進(jìn)制誤碼率BER構(gòu)成系統(tǒng)的操作閾值。參考圖6將注意到，對于10-4的閾值，在現(xiàn)有技術(shù)的解碼技術(shù)和本發(fā)明的解碼方法之間獲得大約2dB的增益。
相對于受多普勒影響的傳輸信道本發(fā)明的系統(tǒng)性能可以被進(jìn)一步改善，尤其通過在發(fā)送時(shí)，在每個(gè)編碼電平上添加一個(gè)交織器。圖5的接收機(jī)將在解調(diào)后和解碼前包括一個(gè)將對于每個(gè)電平實(shí)施的去交織部件。
將注意到，本發(fā)明能夠使用任何類型的碼，特別是turbo碼。特別地，可以設(shè)想對于每個(gè)編碼電平實(shí)施turbo碼。
權(quán)利要求
1.一種用于接收根據(jù)多電平編碼技術(shù)調(diào)制的信號的方法，包括至少兩個(gè)編碼電平，每個(gè)編碼電平具有不同的噪聲穩(wěn)健性，所述信號包括多個(gè)符號，每個(gè)符號包括分配給所述編碼電平之一的至少一個(gè)比特，所述方法包括至少一次迭代解碼，所述迭代解碼包括解碼每個(gè)接收的比特的連續(xù)步驟，至少一個(gè)所述解碼步驟考慮至少一個(gè)前續(xù)解碼步驟的結(jié)果，如果有的話；其特征在于，按考慮所述電平的穩(wěn)健性的預(yù)定順序解碼所述比特，分配給被稱為最穩(wěn)健電平的具有最高噪聲穩(wěn)健性的編碼電平的一個(gè)比特或多個(gè)比特首先被解碼，所述方法包括至少兩次連續(xù)的迭代解碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的接收方法，其特征在于，所述預(yù)定順序?qū)?yīng)于所述接收比特被分配的編碼電平的穩(wěn)健性的降序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一個(gè)的接收方法，其特征在于，所述連續(xù)解碼步驟的每一個(gè)考慮前續(xù)解碼步驟的結(jié)果，以便改善解碼分配給較低穩(wěn)健電平的比特的所述步驟的結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一個(gè)的接收方法，其特征在于，分配給最穩(wěn)健電平的所述比特是所述相應(yīng)符號的最高有效位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任一個(gè)的接收方法，其特征在于，在一個(gè)所述迭代解碼內(nèi)，解碼所述接收比特的連續(xù)步驟之前有相應(yīng)的解調(diào)步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一個(gè)的接收方法，其特征在于，在第n次，n≥2迭代解碼期間，解碼給定電平的位的步驟考慮分配給比所述給定電平較低穩(wěn)健的編碼電平的所述接收比特的解碼步驟并在至少一次前續(xù)迭代中實(shí)現(xiàn)的至少某個(gè)結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任一個(gè)的接收方法，其特征在于，它包括兩次連續(xù)的解碼迭代。
8.根據(jù)權(quán)利要求6和7中的任一個(gè)的接收方法，其特征在于，在至少某個(gè)所述迭代結(jié)束時(shí)，它實(shí)施估計(jì)發(fā)送符號的步驟和考慮所述估計(jì)的發(fā)送符號而計(jì)算附加信息段的步驟，所述附加信息段能改善后續(xù)迭代解碼的步驟的結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的接收方法，其特征在于，所述附加信息段具有形式α(Sr-Se)，其中α∈
，Sr是所述的接收符號，Se是所述估計(jì)的發(fā)送符號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的接收方法，其特征在于，α大約等于0.25。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的接收方法，其特征在于，它包括最優(yōu)化α的值作為信噪比的函數(shù)的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中的任一個(gè)的接收方法，其特征在于，它還包括由發(fā)送的被稱為導(dǎo)頻信息的至少一個(gè)參考信息段確定信噪比的步驟，所述導(dǎo)頻信息的值是接收端知道的先驗(yàn)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求5到12中的任一個(gè)的接收方法，其特征在于，它還包括對于至少某個(gè)所述編碼電平，在所述接收比特的解調(diào)和解碼步驟之間實(shí)施的附加去交織步驟。
14.一種用于解碼根據(jù)多電平編碼技術(shù)調(diào)制的信號的方法，包括至少兩個(gè)編碼電平，每個(gè)編碼電平具有不同的噪聲穩(wěn)健性，所述信號包括多個(gè)符號，每個(gè)符號包括分配給所述編碼電平之一的至少一個(gè)比特，所述方法包括至少一次迭代解碼，所述迭代解碼包括解碼每個(gè)所述接收比特的連續(xù)步驟，至少一個(gè)所述解碼步驟考慮至少一個(gè)前續(xù)解碼步驟的結(jié)果，如果有的話，其特征在于，按考慮所述電平的穩(wěn)健性的預(yù)定順序解碼所述比特，分配給被稱為最穩(wěn)健電平的具有最高噪聲穩(wěn)健性的編碼電平的一個(gè)比特或多個(gè)比特首先被解碼，以及所述方法包括至少兩次連續(xù)的解碼迭代。
15.一種用于接收根據(jù)多電平編碼技術(shù)調(diào)制的信號的設(shè)備，包括至少兩個(gè)編碼電平，每個(gè)具有不同的噪聲穩(wěn)健性，所述信號包括多個(gè)符號，每個(gè)符號包括分配給所述編碼電平之一的至少一個(gè)比特，所述設(shè)備包括解碼部件，用于實(shí)施每個(gè)接收比特的連續(xù)解碼，至少一個(gè)所述接收比特的解碼考慮至少一個(gè)前續(xù)解碼操作的結(jié)果，如果有的話，其特征在于，所述解碼部件按考慮所述電平的穩(wěn)健性的預(yù)定順序解碼所述比特，分配給被稱為最穩(wěn)健電平的具有最高噪聲穩(wěn)健性的編碼電平的一個(gè)比特或多個(gè)比特首先被解碼，以及所述解碼部件實(shí)現(xiàn)至少兩次連續(xù)的解碼迭代。
16.一種用于編碼/解碼包括多個(gè)符號的信號系統(tǒng)，每個(gè)符號包括至少一個(gè)被分配給所述編碼電平之一的比特，其特征在于，它包括至少一個(gè)能夠根據(jù)多電平編碼技術(shù)調(diào)制所述信號的編碼設(shè)備，包括至少兩個(gè)編碼電平，每個(gè)具有不同的噪聲穩(wěn)健性，以及包括解碼部件的至少一個(gè)解碼設(shè)備，實(shí)施每個(gè)接收比特的連續(xù)解碼，至少一個(gè)所述接收比特的解碼考慮至少一個(gè)前續(xù)解碼的結(jié)果，如果有的話，所述解碼部件按考慮所述電平的穩(wěn)健性的預(yù)定順序解碼所述比特，分配給被稱為最穩(wěn)健電平的具有最高噪聲穩(wěn)健性的編碼電平的一個(gè)比特或多個(gè)比特首先被解碼，以及所述解碼部件執(zhí)行至少兩次連續(xù)解碼迭代。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法對至少一種下述領(lǐng)域的應(yīng)用-數(shù)字無線電傳輸，特別是DRM(數(shù)字無線電廣播調(diào)制)類型；-糾錯(cuò)編碼；-數(shù)字信號處理；-數(shù)字通信；-數(shù)字信號的記錄與重放。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于接收根據(jù)多電平編碼技術(shù)調(diào)制的信號的方法，包括至少兩個(gè)編碼電平，每個(gè)電平具有不同的噪聲穩(wěn)健性。所述信號包括多個(gè)符號，每個(gè)符號包括分配給所述編碼電平之一的至少一個(gè)比特，所述方法包括至少一次解碼迭代，解碼迭代包括解碼每個(gè)所述接收比特的連續(xù)步驟，至少一個(gè)所述解碼步驟結(jié)合至少一個(gè)前續(xù)解碼步驟的結(jié)果?？紤]到所述電平和分配給具有最好的噪聲穩(wěn)健性的編碼電平的比特的穩(wěn)健性，本發(fā)明特征在于，根據(jù)考慮所述電平的穩(wěn)健性的預(yù)定順序解碼所述比特，分配給被稱為最穩(wěn)健電平的具有更高噪聲穩(wěn)健性的解碼電平的比特首先被解碼。
文檔編號H04L1/00GK1703862SQ200380100860
公開日2005年11月30日 申請日期2003年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月1日
發(fā)明者布魯諾·賈漢, 皮爾瑞克·路易恩 申請人:法國電視傳播公司