CN101335598B - 软判决方法和装置及信道译码系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种软判决方法和装置及信道译码系统，所述方法包括：将待译码数据与预设的多个NR码字进行相关运算，得到相应的多个相关值；从所述多个相关值中获取至少两个相关值，所述至少两个相关值包括最大相关值和次大相关值；将所述至少两个相关值及各自对应的NR码字进行按比例组合得到软判决信息。采用上述技术方案，具有如下的有益效果：通过根据多个相关值计算获得软判决信息，能够在信号受到干扰比较严重的情况下，更加可靠地表征信号的置信度，从而可以提高译码器的性能。本发明实施例还提供了一种软判决装置和信道译码系统。

Description

软判决方法和装置及信道译码系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种软判决方法和装置及信道译码系统。

背景技术

在通信系统中，信道编码在不同的代价下可以获得不同的编码增益，而且不同的信道编码方法的复杂度和译码性能各异，根据不同的需要和技术的发展，人们分别采用了多种信道编码，其中卷积码，turbo码及LDPC(Low DensityParity Check)码是当前通信系统应用最为广泛的信道编码之一，这几种信道编码一个共同的特点是，要求输入的信号为软信息，因为软判决技术比硬判决技术能表示更多的信息，而硬判决会带来信息的极大损失。

NR(Nordstrom-Robinson)码，是一种性能优良的非线性分组码，它本身具有良好的相关性，在高速移动接收环境下采用NR码可以达到优异的性能。NR码采用软输入软输出(SISO，Soft Input Soft Output)的方法，可以和卷积码、Turbo码及LDPC码等进行级联应用。现有技术的NR码SISO方法中，采用相关法获得软判决信息，即通过相关后查找最大相关值所在的位置，根据最大相关峰值所在的位置查找预设的表(查找表)，找到对应的NR码字，得到置信度均匀的软判决信息。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下缺点：现有的软判决方法利用最大相关值获取信号的置信度，当信号受到的干扰严重时，最大相关值对应的硬判决码字很可能发生错误，此时利用最大相关值获取的置信度不可靠，导致编码后信号失真。

发明内容

本发明实施例提供了一种软判决方法和装置及信道译码系统，可以提高软判决信息的可靠度。

一种软判决方法，包括：

将待译码数据与预设的多个NR码字进行相关运算，得到相应的多个相关值；

从所述多个相关值中获取至少两个相关值，所述至少两个相关值包括最大相关值和次大相关值；

将所述至少两个相关值及各自对应的NR码字进行按比例组合得到软判决信息；其中，当所述至少两个相关值为最大相关值A和次大相关值B两个相关值时，所述按比例组合的公式为：

SO＝α*A*a+β*B*b；

其中，其中α和β均为小于1的缩放因子，a和b表示最大相关值A和次大相关值B对应的NR码字中的信息比特。

一种软判决装置，包括：

计算单元，用于将待译码数据与预设的多个NR码字进行相关运算，得到相应的多个相关值；

获取单元，用于从所述计算单元得到的多个相关值中获取至少两个相关值，所述至少两个相关值包括最大相关值和次大相关值；

输出单元，用于将所述至少两个相关值及各自对应的NR码字进行按比例组合得到软判决信息；其中，当所述至少两个相关值为最大相关值A和次大相关值B两个相关值时，所述按比例组合的公式为：

SO＝α*A*a+β*B*b；

其中，其中α和β均为小于1的缩放因子，a和b表示最大相关值A和次大相关值B对应的NR码字中的信息比特。

一种信道译码系统，包括：

第一译码模块，用于对接收到的待译码数据进行NR码译码，得到软判决信息；

解交织模块，用于对第一译码模块得到的所述软判决信息进行解交织处理；

第二译码模块，用于对解交织模块解交织处理后的软判决信息进行LDPC译码。

所述第一译码模块包括：

计算单元，用于将待译码数据与预设的多个NR码字进行相关运算，得到相应的多个相关值；

获取单元，用于从所述计算单元得到的多个相关值中获取至少两个相关值，所述至少两个相关值包括最大相关值和次大相关值；

输出单元，用于将所述至少两个相关值及各自对应的NR码字进行按比例组合得到软判决信息；其中，当所述至少两个相关值为最大相关值A和次大相关值B两个相关值时，所述按比例组合的公式为：

SO＝α*A*a+β*B*b；

其中，其中α和β均为小于1的缩放因子，a和b表示最大相关值A和次大相关值B对应的NR码字中的信息比特。

采用上述技术方案，具有如下的有益效果：通过根据多个相关值计算获得软判决信息，能够在信号受到干扰比较严重的情况下，更加可靠地表征信号的置信度，从而可以提高译码器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的软判决方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的软判决装置的结构示意图；

图3为为本发明实施例提供的软判决装置中输出单元的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的信道译码系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

NR码是非线性分组码的一种，NR(16，8，6)码字的码率为1/2，最小汉明距离为6，自由距离为5，可以纠正2个错误，它的构成有多种方式，常采用的是系统形式。NR(16，8，6)具有较好的相关特性，码字集中的每一个码字与256个码字进行同步相关产生的256个相关输出中有一个最大相关输出16，1个最小相关输出-16，有30个相关输出为0，其它相关输出为4或者-4。

接收端采用相关译码，通过相关可以得到由值的大小排好顺序的相关值及其对应的硬判决信号值。NR码的性质是存在一个最大相关值，当信号受到的干扰有限时，这个最大相关值对应的硬判决码字极有可能是正确的码字；而信号受到的干扰严重时，很可能最大相关值对应的硬判决码字错误，而且此时最大相关值和次大相关值的差值也不会那么大。软判决的方法，从物理意义上来看，就是要表征信号的置信度，也即是要表示信号正确的程度，因此可以综合最大相关值和次大相关值，甚至更多个相关值来获得更可靠的软判决信息，使得在信号受到严重干扰的情况下仍然可以可靠地表征信号的置信度，从而提高了译码的质量。

图1为本发明实施例提供的软判决方法流程示意图，如图1所示，软判决方法包括：

步骤S101、将待译码数据与预设的多个NR码字进行相关运算，得到相应的多个相关值；

具体地，设NR码表示的码字由(x0x1x2x3x4x5x6x7y0y1y2y3y4y5y6y7)表示，其中x0x1x2x3x4x5x6x7为信息比特，y0y1y2y3y4y5y6y7为衍生比特，取值为0或1，其约束关系满足以下公式(1)-(8)：

y0＝x7+x6+x0+x1+x3+(x0+x4)(x1+x2+x3+x5)+(x1+x2)(x3+x5)............(1)

y1＝x7+x0+x1+x2+x4+(x1+x5)(x2+x3+x4+x6)+(x2+x3)(x4+x6).............(2)

y2＝x7+x1+x2+x3+x5+(x2+x6)(x3+x4+x5+x0)+(x3+x4)(x5+x0).............(3)

y3＝x7+x2+x3+x4+x6+(x3+x0)(x4+x5+x6+x1)+(x4+x5)(x6+x1).............(4)

y4＝x7+x3+x4+x5+x0+(x4+x1)(x5+x6+x0+x2)+(x5+x6)(x0+x2).............(5)

y5＝x7+x4+x5+x6+x1+(x5+x2)(x6+x0+x1+x3)+(x6+x0)(x1+x3).............(6)

y6＝x7+x5+x6+x0+x2+(x6+x3)(x0+x1+x2+x4)+(x0+x1)(x2+x4).............(7)

y7＝x0+x1+x2+x3+x3+x4+x5+x6+x7+y0+y1+y2+y3+y4+y5+y6.............(8)

由x0x1x2x3x4x5x6x7可以产生256种衍生比特，译码端预存这256种NR码字(信息比特及其对应的衍生比特)。

接收一段待译码数据Rx后，首先对接收到的码字分别与本地预存的256个NR码字分别进行相关得到一组共256个相关值X[256]。

$X\left[i\right]=\underset{j=1}{\overset{16}{\mathrm{\Σ}}}x\left[i\right]\left[j\right]*R\left[j\right]...\left[9\right]$

其中，X[i]表示相关得到的256个相关值，χ[i][j]表示本地预存的NR码字，R[j]表示接收到的待译码的数据。

步骤S102、从所述多个相关值中获取至少两个相关值，所述至少两个相关值包括最大相关值和次大相关值；

具体地，在步骤S101得到的256个相关值中找到最大相关值和次大相关值，这两个相关值分别对应了相应的NR码字(预存的NR码字，NR码字包括两部分：信息比特和衍生比特，其中信息比特即硬判决码字)。

步骤S103、根据所述至少两个相关值及其对应的NR码字获得软判决信息。

具体地，可以通过对这两个相关值及对应的NR码字进行按比例的组合，得到表示了各个信息位比特置信度的软判决输出信息。本实施例以最大相关值和次大相关值为例进行说明如何计算获得软判决信息。具体地，可以根据公式(10)得到软判决信息：

SO＝α*A*a+β*B*b，......................................(10)

其中，其中α和β均为小于1的缩放因子，可以根据实际情况设定；a表示最大相关值A对应的NR码字中的信息比特，b表示次大相关值B对应的NR码字中的信息比特。

进一步地，由于当信号受干扰程度较轻时，最大相关值(称为A)与次大相关值(称为B)相差较大，因此利用最大相关值计算获得软判决信息即可较可靠地表征信号的置信度，当信号受干扰程度较严重时，由于最大相关值和次大相关值相差较小，且最大相关值单独不足以可靠地表征信号的置信度，因此综合最大相关值和次大相关值可以获得更可靠的置信度。因此，还可设置门限值M，来对公式(10)进行简化，例如：

判断所述最大相关值与所述次大相关值的差值是否大于预设的门限值；

若判断为是，则令β＝0，即按照如下公式计算得到所述软判决信息：

SO＝λ*A*a，当A-B＞M时，................................(11)

其中，SO表示软判决信息，λ是一个小于1的缩放因子，a表示最大相关值A对应的NR码字中的信息比特，M为所述预设的门限值；

若判断为否，则令β＞0，根据所述按比例组合的公式计算得到所述软判决信息。

以上本发明实施例通过根据最大相关值和次大相关值计算获得软判决信息，能够在信号受到干扰比较严重的情况下，更加可靠地表征信号的置信度，从而可以提高译码器的性能。

在中国的地面数字电视广播标准中，NR码和LDPC码相级联后使用。在发送端，首先进行LDPC码的编码，编码后进行基于比特的卷积交织，交织宽度为52，交织深度为240或720，交织后的数据进行NR码的编码。在接收端，进行NR码的软输入软输出SISO译码后，将得到的软判决信息送入基于比特的解交织器进行解交织，最后送入LDPC译码器译码。采用本发明提出的软判决方法，能有效提高级联了LDPC译码器后的译码性能，仿真表明，本发明提出的软判决方法比起只采用最大相关值进行软判决的方法有约0.4dB的性能增益，而且没有明显增加译码器复杂度。

本发明实施例提供的软判决方法，还可以综合多个相关值及其获得软判决信息，具体计算方法可以根据公式(10)和(11)类推，例如对于考虑三个相关值的情况，可以对最大相关值、次大相关值、第三大相关值及对应的NR码字进行按比例组合，可以在公式(10)中多引入一个因子，判决公式可以仍采用公式(11)，也可以根据实际应用做相应修改，。本发明实施例提供的软判决方法，不限于NR译码器和LDPC译码器级联的应用，还可以用于NR译码器与卷积码，Turbo码等级联应用中。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

图2为本发明实施例提供的软判决装置的结构示意图，该软判决装置包括：

计算单元201，用于将待译码数据与预设的多个NR码字进行相关运算，得到相应的多个相关值；具体地，计算单元201可以根据前述公式(9)获得相关值。

获取单元202，用于从计算单元201得到的多个相关值中获取至少两个相关值，所述至少两个相关值包括最大相关值和次大相关值；

输出单元203，用于根据获取单元202获取的至少两个相关值及分别与所述至少两个相关值对应的NR码字获得软判决信息。

所述输出单元203获得软判决的方法，与前面的方法实施例相同，如输出单元203具体用于将所述最大相关值A及对应的NR码字、和所述次大相关值B及对应的NR码字进行按比例组合，得到所述软判决信息。所述按比例组合的公式为：

SO＝α*A*a+β*B*b；

其中，其中α和β均为小于1的缩放因子，a表示最大相关值A对应的NR码字中的信息比特，a和b表示最大相关值A和次大相关值B对应的NR码字中的信息比特。

同前面一样，输出单元203可以对按比例组合的公式进行简化，如图3所示，输出单元203可以包括：

判断单元2031，用于判断所述最大相关值与所述次大相关值的差值是否大于预设的门限值；

第一输出单元2032，用于在所述判断单元判断为否后，令β＞0，根据所述按比例组合的公式计算得到所述软判决信息；

第二输出单元2033，用于在所述判断单元判断为是后，令β＝0，即根据下述公式计算获得所述软判决信息：

SO＝λ*A*a，当A-B＞M时；

其中，SO表示软判决信息，λ是一个小于1的缩放因子，a表示最大相关值A对应的NR码字中的信息比特，M为所述预设的门限值。

本发明实施例通过根据最大相关值和次大相关值计算获得软判决信息，能够在信号受到干扰比较严重的情况下，更加可靠地表征信号的置信度，从而可以提高译码器的性能。

本发明实施例提供的软判决装置，可以设置于NR译码器中，该NR译码器可以与LDPC译码器、Turbo译码器等进行级联使用。下面以NR译码器与LDPC译码器级联为例，介绍一种信道译码系统。

如图4所示，本发明实施例提供的信道译码系统包括：

第一译码模块401，用于对接收到的待译码数据进行NR码译码，得到软判决信息；

解交织模块402，用于对第一译码模块401得到的所述软判决信息进行解交织处理；

第二译码模块403，用于对解交织模块402解交织处理后的软判决信息进行LDPC译码。

其中，第一译码模块包括了本发明实施例提供的软判决装置，即第一译码模块可以包括图2或图3所示的各个单元，相关介绍引用前面的描述，在此不再赘述。

采用本发明实施例提供的信道译码系统，其中的第一译码模块在进行译码时，采用了本发明实施例提供的软判决方法，通过多个相关值计算获得软判决信息并输出给LDPC译码器使用，有效提高级联了LDPC译码器后的译码性能，可以比现有技术获得约0.4dB的性能增益，而且没有明显增加译码器复杂度。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种软判决方法，其特征在于，包括：

将待译码数据与预设的多个NR码字进行相关运算，得到相应的多个相关值；

从所述多个相关值中获取至少两个相关值，所述至少两个相关值包括最大相关值A和次大相关值B；

将所述至少两个相关值及各自对应的NR码字进行按比例组合得到软判决信息；

其中，当所述至少两个相关值为最大相关值A和次大相关值B两个相关值时，所述按比例组合的公式为：

SO＝α*A*a+β*B*b；

其中，其中α和β均为小于1的缩放因子，a和b表示最大相关值A和次大相关值B对应的NR码字中的信息比特。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述至少两个相关值为最大相关值A和次大相关值B两个相关值时还包括：

判断所述最大相关值与所述次大相关值的差值是否大于预设的门限值；

若判断为是，则令β＝0，即按照如下公式计算得到所述软判决信息：

SO＝λ*A*a，当A-B＞M时

其中，SO表示软判决信息，λ是一个小于1的缩放因子，a表示最大相关值A对应的NR码字中的信息比特，M为所述预设的门限值；

若判断为否，则令β＞0，根据所述按比例组合的公式计算得到所述软判决信息。

3.一种软判决装置，其特征在于，包括：

计算单元，用于将待译码数据与预设的多个NR码字进行相关运算，得到相应的多个相关值； 

获取单元，用于从所述计算单元得到的多个相关值中获取至少两个相关值，所述至少两个相关值包括最大相关值A和次大相关值B；

输出单元，用于将所述至少两个相关值及各自对应的NR码字进行按比例组合得到软判决信息；其中，当所述至少两个相关值为最大相关值A和次大相关值B两个相关值时，所述按比例组合的公式为：

SO＝α*A*a+β*B*b；

其中，其中α和β均为小于1的缩放因子，a和b表示最大相关值A和次大相关值B对应的NR码字中的信息比特。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，当所述至少两个相关值为最大相关值A和次大相关值B两个相关值时，所述输出单元包括：

判断单元，用于判断所述最大相关值与所述次大相关值的差值是否大于预设的门限值；

第一输出单元，用于在所述判断单元判断为否后，令β＞0，根据所述按比例组合的公式计算得到所述软判决信息；

第二输出单元，用于在所述判断单元判断为是后，令β＝0，即根据下述公式计算获得所述软判决信息：

SO＝λ*A*a，当A-B＞M时；

其中，SO表示软判决信息，λ是一个小于1的缩放因子，a表示最大相关值A对应的NR码字中的信息比特，M为所述预设的门限值。

5.一种信道译码系统，其特征在于，包括：

第一译码模块，用于对接收到的待译码数据进行NR码译码，得到软判决信息；

解交织模块，用于对第一译码模块得到的所述软判决信息进行解交织处理；

第二译码模块，用于对解交织模块解交织处理后的软判决信息进行LDPC译码； 

所述第一译码模块包括：

计算单元，用于将待译码数据与预设的多个NR码字进行相关运算，得到相应的多个相关值；

获取单元，用于从所述计算单元得到的多个相关值中获取至少两个相关值，所述至少两个相关值包括最大相关值和次大相关值；

输出单元，用于将所述至少两个相关值及各自对应的NR码字进行按比例组合得到软判决信息；其中，当所述至少两个相关值为最大相关值A和次大相关值B两个相关值时，所述按比例组合的公式为：

SO＝α*A*a+β*B*b；

其中，其中α和β均为小于1的缩放因子，a和b表示最大相关值A和次大相关值B对应的NR码字中的信息比特。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述至少两个相关值为最大相关值A和次大相关值B两个相关值时，所述输出单元包括：

判断单元，用于判断所述最大相关值与所述次大相关值的差值是否大于预设的门限值；

第一输出单元，用于在所述判断单元判断为否后，令β＞0，根据所述按比例组合的公式计算得到所述软判决信息；

第二输出单元，用于在所述判断单元判断为是后，令β＝0，即根据下述公式计算获得所述软判决信息：

SO＝λ*A*a，当A-B＞M时；

其中，SO表示软判决信息，λ是一个小于1的缩放因子，a表示最大相关值A对应的NR码字中的信息比特，M为所述预设的门限值。 

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