CN108540142B - 接收装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接收装置及其控制方法。接收装置，包含有一迭代解码器，用来接收至少一编码信号，以及对该至少一编码信号执行迭代解码，以产生多个解码信号，其中，该多个解码信号包含有第一次迭代的一第一解码信号、第二次迭代的一第二解码信号及第三次迭代的一第三解码信号；一第一判断单元，耦接于该迭代解码器，用来判断该多个解码信号是否发散，以产生一第一判断结果；以及一控制单元，耦接于该第一判断单元，用来根据至少该第一判断结果，产生一控制信号，其中，该控制信号用于指示该迭代解码器是否停止对该至少一编码信号执行该迭代解码。

Description

接收装置及其控制方法

技术领域

本发明相关于一种用于通讯系统的装置及方法，尤指一种迭代解码装置及其控制方法。

背景技术

在通讯系统中，解码编码信号的方法有很多种，其中迭代解码(或称递归解码)(iterative coding)具有较佳的效能(即低位元错误率(bit error rate，BER))。然而，一次完整的迭代解码演算会包含有复数次的迭代运算，对应产生多个解码信号，因此会造成较多的功率消耗以及较长延迟等缺点。因此，如何克服迭代解码的缺点又能保有迭代解码的效能是亟待解决的问题。

发明内容

因此，本发明提供了一种迭代解码装置及其控制方法，用来处理迭代解码，以解决上述问题。

本发明披露一种接收装置，包含有一迭代解码器(iterative decoder)，用来接收至少一编码信号，以及对该至少一编码信号执行迭代解码(iterative decoding)，以产生多个解码信号，其中，该多个解码信号包含有第一次迭代的一第一解码信号、第二次迭代的一第二解码信号及第三次迭代的一第三解码信号；一第一判断单元，耦接于该迭代解码器，用来判断该多个解码信号是否发散，以产生一第一判断结果；以及一控制单元，耦接于该第一判断单元，用来根据至少该第一判断结果，产生一控制信号，其中，该控制信号用于指示该迭代解码器是否停止对该至少一编码信号执行该迭代解码。

本发明另披露一种控制方法，用以控制上述迭代解码器的运作。

附图说明

图1为本发明实施例一接收装置的示意图。

图2为本发明实施例一接收装置的示意图。

图3为本发明实施例一涡轮码解码器的示意图。

图4为本发明实施例一流程的流程图。

图5为本发明实施例一流程的流程图。

图6为本发明实施例一模拟结果图。

图7为本发明实施例一模拟结果图。

具体实施方式

图1为本发明实施例一接收装置10的示意图。接收装置10包含有一迭代解码器(iterative decoder)100、一第一判断单元110及一控制单元120。详细来说，迭代解码器100可用来接收至少一编码信号sig_code1，以及对至少一编码信号sig_code1执行迭代解码(iterative decoding)，以产生多个解码信号sig_code2，其中，多个解码信号sig_code2包含有第一次迭代的第一解码信号、第二次迭代的第二解码信号及第三次迭代的第三解码信号。第一判断单元110耦接于迭代解码器100，可用来判断多个解码信号sig_code2是否发散，以产生第一判断结果rst1。控制单元120接于第一判断单元110，可用来根据至少第一判断结果rst1，产生一控制信号sig_ctr，其中，控制信号sig_ctr用来指示迭代解码器100是否停止对至少一编码信号sig_code1执行迭代解码。

根据本发明，接收装置10可通过使用判断结果，在判断编码信号无法被正确解码的情况下(例如：判断出多个解码信号出现发散现象)，直接停止迭代解码，可避免迭代解码器100无意义的后续解码运作。本发明不仅可节省不必要的功率消耗，也降低了解码延迟。

图2为本发明实施例一接收装置20的示意图。相较于接收装置10，接收装置20另包含有一第二判断单元200。第二判断单元200耦接于迭代解码器100及控制单元120，可用来对多个解码信号sig_code2执行一错误检测，以产生一第二判断结果rst2。在此情况下，控制单元120可根据第一判断结果rst1及第二判断结果rst2，产生控制信号sig_ctr。迭代解码器100及第一判断单元110的运作方式可参考前述，于此不赘述。在一实施例中，当第二判断结果rst2指示多个解码信号sig_code2通过错误检测时，控制单元120停止迭代解码器100对至少一编码信号sig_code1执行迭代解码。在一实施例中，第二判断结果rst2指示多个解码信号sig_code2未通过错误检测以及第一判断结果rst1指示多个解码信号sig_code2不发散时，控制单元120指示迭代解码器100继续对至少一编码信号sig_code1执行迭代解码。通过使用多个判断结果，可进一步节省不必要的功率消耗以及降低解码延迟。

在一实施例中，迭代解码器100可以是一涡轮解码器(turbo decoder)或低密度奇偶检查码(Low Density Parity Check Codes，LDPC)解码器，用来解码以错误更正码(error control code，ECC)编码的接收信号，该错误更正码可为涡轮码(turbo code)、低密度奇偶检查码等编码，但不限于此。

在一实施例中，第一判断单元110可执行以下步骤，以判断多个解码信号sig_code2是否发散：对多个解码信号sig_code2执行符号差异(sign difference，SD)运算，用来分别计算多个解码信号sig_code2间(即第一解码信号、第二解码信号及第三解码信号间)的多个对应差异的一总和，以产生多个总和信号；分别比较该多个总和信号的大小，以产生多个比较结果；以及根据多个比较结果来决定多个解码信号sig_code2是否发散，以产生第一判断结果rst1。

在一实施例中，该多个对应差异包括有多个对数似然比值(log-likelihoodratio，LLR)差异、多个外部信息(extrinsic information)差异及多个先验信息(prioriinformation)差异中至少一者。

以下另举例说明数个接收装置20的运作实施例。

控制单元120根据第一判断结果rst1及/或第二判断结果rst2来决定是否指示迭代解码器100停止执行迭代解码的方法有很多种。在一实施例中，当第二判断结果rst2指示多个解码信号sig_code2通过循环冗余检查(cyclic redundancy check，CRC)时，控制单元120指示迭代解码器100停止对至少一编码信号sig_code1执行迭代解码。在一实施例中，当第二判断结果rst2指示多个解码信号sig_code2未通过循环冗余检查以及第一判断结果rst1指示多个解码信号sig_code2发散时，控制单元120指示迭代解码器100停止对至少一编码信号sig_code1执行迭代解码。在一实施例中，当迭代解码器100所执行的多个解码的次数大于一预先决定次数时，控制单元120指示迭代解码器100停止对至少一编码信号sig_code1执行迭代解码。在一实施例中，该预先决定次数的决定系与环境信道噪声有关。

在一实施例中，当第二判断结果rst2指示多个解码信号sig_code2未通过循环冗余检查，以及第一判断结果rst1指示多个解码信号sig_code2收敛时，控制单元120指示迭代解码器100对至少一编码信号sig_code1继续执行迭代解码。在一实施例中，当第二判断结果rst2指示多个解码信号sig_code2未通过循环冗余检查，以及第一判断结果rst1指示多个解码信号sig_code2未收敛且未发散时，控制单元120指示迭代解码器100对至少一编码信号sig_code1继续执行迭代解码。

第一判断单元110判断多个解码信号sig_code2收敛或发散的方法有很多种。在一实施例中，当多个解码信号sig_code2间(即第一解码信号、第二解码信号及第三解码信号间)的多个对应差异的一总和小于一预先设定值时，第一判断单元110产生第一判断结果rst1指示多个解码信号sig_code2收敛。当多个解码信号sig_code2间(即第一解码信号、第二解码信号及第三解码信号间)的多个对应差异的总和不小于该预先设定值时，第一判断单元110产生第一判断结果rst1指示多个解码信号sig_code2发散。进一步地，该多个对应差异可为多个对数似然比值差异、多个外部信息差异或多个先验信息差异。

在一实施例中，第一判断单元110可根据以下步骤来判断多个解码信号sig_code2收敛或发散。第一判断单元110计算第一解码信号及第二解码信号间的第一多个对应差异的一第一总和。第一判断单元110计算第二解码信号及第三解码信号间的第二多个对应差异的一第二总和。当第一总和大于第二总和时，第一判断单元110将一数值设定为0，以及当该第一总和不大于该第二总和时，第一判断单元110将该数值设定为1。当该数值小于一预先设定值时，第一判断单元110产生第一判断结果rst1指示多个解码信号sig_code2收敛。当该数值不小于该预先设定值时，第一判断单元110产生第一判断结果rst1指示多个解码信号sig_code2发散。也就是说，长度为2的窗口可被使用来比较2组解码信号的差异，以改善判断的准确度。

在一实施例中，第一判断单元110可根据以下步骤来判断多个解码信号sig_code2收敛或发散。第一判断单元110计算第一解码信号及第二解码信号间的第一多个对应差异的一第一总和。第一判断单元110计算第二解码信号及第三解码信号间的第二多个对应差异的一第二总和。第一判断单元110计算第三解码信号及第四解码信号间的第三多个对应差异的一第三总和。当第一总和大于第二总和时，第一判断单元110将一第一数值设定为0，以及当第一总和不大于第二总和时，第一判断单元110将第一数值设定为1。当第二总和大于第三总和时，第一判断单元110将一第二数值设定为0，以及当第二总和不大于第三总和时，第一判断单元110将第二数值设定为1。第一判断单元110将第一数值及第二数值相加为一数值。当该数值小于一预先设定值时，第一判断单元110产生第一判断结果rst1指示多个解码信号sig_code2收敛。当该数值不小于预先设定值时，第一判断单元110产生第一判断结果rst1指示多个解码信号sig_code2发散。也就是说，长度为3的窗口可被使用来比较3组解码信号的差异，以改善判断的准确度。

需注意的是，上述例子是以窗口长度2及3来举例说明比较多组编码信号的方法。本领域具通常知识者当可根据上述实施例，推得窗口长度为大于1的任一正整数的相似实施例。

图3为本发明实施例一涡轮码解码器30的示意图，其码率为1/3，用来举例说明图2的迭代解码器100。涡轮码解码器30包含有一第一最大后验概率(maximum a posteriori，MAP)解码器300，一第二最大后验概率解码器302，一第一交错器(interleaver)304，一第二交错器306，一第一反交错器(de-interleaver)308及一第二反交错器310。在图3中，y_s1,y_s2是接收位元(例如软位元)的系统部分(systematic part)，y_p1,y_p2是接收位元(例如软位元)的校验部分(parity part)，u_k是第k个信息位元，L_m是对数似然比值，m＝1,2，L_em是第m最大后验概率解码器所输出的外部信息，L_am是用来输入第m最大后验概率解码器的先验信息，指标i表示第i次迭代。第一最大后验概率解码器300所输出的外部信息L_e1，经第一交错器304的处理后，作为输入第二最大后验概率解码器302的先验信息L_a2。对应地，第二最大后验概率解码器302所输出的外部信息L_e2，经第一反交错器308的处理后，作为输入第一最大后验概率解码器300的先验信息L_a1。

根据涡轮码解码器30所产生的上述信息，可用来判断正负符号差异的方法可有以下三种：

(1)硬决定辅助(hard-decision-aided，HDA)：

(2)符号改变比(sign-change ratio，SCR)：

(3)符号差异比(sign-difference ratio，SDR)：

根据符号差异计算总和符号差异：

K为信息位元的数量 (式4)

根据以上所述，以下举例说明接收装置20的一运作方式。

1.平均两个最大后验概率解码器输出的总和符号差异，以增加稳定度：

2.当i≥1时，比较当次迭代(i)与前一次迭代的总和符号差异，若总和符号差异递增，判断“真(True)”，若非递增，判断“假(False)”：

在可正确解码接收信号的情况下，可预期随着迭代次数的增加，符号差异的数量会随着降低，即N⁽ⁱ⁾<N^(i-1)，以及最后可达到N⁽ⁱ⁾≈0。

3.设定观察窗口的长度为w，w≤R，R是最大迭代次数，记录符号差异的“真”的次数：

其中，r是目前的迭代次数。

4.设定涡轮码解码器30的发散条件如下：w_d为发散观察窗口的长度，s_d为发散门坎，s_d≤w_d，以及s(w_d)≥s_d。若此发散条件成立，表示符号差异的数量未随着迭代次数增加而减少，接收装置20判断即使执行后续的迭代解码，i＝r+1，r+2，...，R-1，循环冗余检查仍不会成立。因此，接收装置20可提前终止涡轮码解码器30的迭代解码。

5.设定涡轮码解码器30的收敛条件如下：w_c为收敛观察窗口，以及s(w_c)＝0。若此收敛条件成立，表示符号差异的数量随着迭代次数增加而减少，意即单调递减(monotonicdecreasing)，接收装置20判断后续的迭代在达到最大默认值前循环冗余检查可能会成立，因此，涡轮码解码器30继续执行迭代解码直到循环冗余检查成立或达到最大预先决定的迭代次数。

6.可通过设定发散条件的w_d及s_d来关闭符号差异的功能，例如设定w_d＝R及s_d＝R。

7.当设定w_c及w_d时，应满足w_c>w_d，以节省功率消耗。

8.考虑硬件架构的实现，当执行硬决定辅助及符号改变比来判断符号差异时，接收装置20需暂存前一次迭代的输出。反之，当执行符号差异比来判断符号差异时，接收装置20不需暂存前一次迭代的输出。

以上所述的步骤及原则可归纳为图4的一流程40，其包含有步骤400～416，详细的运作方式可参考前述，在此不赘述。

前述接收装置10的运作方式可归纳为图5的一流程50，其包含有以下步骤：

步骤500：开始。

步骤502：接收至少一编码信号。

步骤504：对该至少一编码信号执行迭代解码，以产生多个解码信号，其中，该多个解码信号包含有第一次迭代的一第一解码信号、第二次迭代的一第二解码信号及第三次迭代的一第三解码信号。

步骤506：判断该多个解码信号是否发散，以产生一第一判断结果。

步骤508：根据至少该第一判断结果，产生一控制信号，其中，该控制信号用于指示该迭代解码器是否停止对该至少一编码信号执行迭代解码。

步骤510：结束。

图6为本发明实施例一模拟结果图。仿真环境的设定为先进长期演进系统，频宽为10兆赫(MHz)，所使用的是调变及编码方案(modulation and coding scheme，MCS)5，通道为加成性高斯白噪声(additive white Gaussian noise，AWGN)通道，最大迭代次数为16。图6以平均迭代次数比较了两种早期终止的方法：循环冗余检查(习知技术)及循环冗余检查+符号差异比(本发明)，其中本发明所使用的模拟参数为w_d＝3，s_d＝2，w_c＝5。观察图6可知，在信号对噪声比为-2分贝(dB)的情况下，相较于习知技术，本发明可节省9.5次的迭代解码。在信号对噪声比为-1分贝的情况下，相较于习知技术，本发明可节省1次的迭代解码。因此，本发明可大幅降低功率消耗。

图7为本发明实施例一模拟结果图。图7具有与图6相同的模拟环境及模拟参数。观察图7可知，考虑区块错误率(block error rate，BLER)10％，相较于习知技术，本发明的效能损失仅为0.015分贝。若考虑区块错误率1％，相较于习知技术，本发明的效能损失仅为0.005分贝。因此，本发明可在损失些微的效能的情况下，大幅降低功率消耗。

需注意的是，可根据设计考虑或系统需求，将迭代解码器100、第一判断单元110第二判断单元200及控制单元120整合为一或多个单元。此外，接收装置10及/或接收装置20及其中单元可以硬件(例如电路)、软件、韧体、电子系统、或上述装置的组合来实现，不限于此。

综上所述，本发明提供了一种迭代解码装置及其控制方法，在判断接收信号难以被正确解码的情况下，直接停止后续的迭代解码，可避免执行不必要的迭代解码。因此，本发明不仅可节省不必要的功率消耗，也降低了解码延迟。

【符号说明】

10、20 接收装置

100 迭代解码器

110 第一判断单元

120 控制单元

200 第二判断单元

30 涡轮解码器

300 第一最大后验概率解码器

302 第二最大后验概率解码器

304 第一交错器

306 第二交错器

308 第一反交错器

310 第二反交错器

40、50 流程

400、402、404、406、408、410、412、414、416、500、502、504、506、508、510 步骤

sig_code1 编码信号

sig_code2 解码信号

sig_ctr 控制信号

rst1、rst2 判断结果

y_s1、y_s2、y_p1、y_p1 接收位元

L₁、L₂ 对数似然比值

L_a1、L_a2 先验信息

L_e1、L_e2 外部信息

TX 传送端

RX 接收端。

Claims (7)

1.一种接收装置，包含有：

一迭代解码器，用来接收至少一编码信号，以及对该至少一编码信号执行迭代解码，以产生多个解码信号，其中，该多个解码信号包含有第一次迭代的一第一解码信号、第二次迭代的一第二解码信号及第三次迭代的一第三解码信号；

一第一判断单元，耦接于该迭代解码器，用来判断该多个解码信号是否发散，以产生一第一判断结果；以及

一控制单元，耦接于该第一判断单元，用来根据至少该第一判断结果，产生一控制信号，其中，该控制信号用于指示该迭代解码器是否停止对该至少一编码信号执行该迭代解码，

其中该第一判断单元执行以下步骤：

对该多个解码信号执行一符号差异运算，用来分别计算该多个解码信号间的多个对应差异的一总和，以产生多个总和信号；

分别比较该多个总和信号的大小，以产生多个比较结果；以及

根据该多个比较结果来决定该多个解码信号是否发散，以产生该第一判断结果。

2.如权利要求1所述的接收装置，还包括有：

一第二判断单元，耦接于该迭代解码器及该控制单元，用来对该多个解码信号执行一错误检测，以产生一第二判断结果；

其中，该控制单元根据该第一判断结果及该第二判断结果，产生该控制信号。

3.如权利要求2所述的接收装置，其中当该第二判断结果指示该多个解码信号通过该错误检测时，该控制单元指示该迭代解码器停止对该至少一编码信号执行该迭代解码。

4.如权利要求2所述的接收装置，其中当该第二判断结果指示该多个解码信号未通过该错误检测以及该第一判断结果指示该多个解码信号不发散时，该迭代解码器继续对该至少一编码信号执行该迭代解码。

5.如权利要求1、2或3所述的接收装置，其中该迭代解码器包括有一涡轮解码器及一低密度奇偶检查码解码器其中一者。

6.如权利要求1所述的接收装置，其中该第一判断单元对该多个解码信号间的多个对应差异执行该符号差异运算，该多个对应差异包括有多个对数似然比值差异、多个外部信息差异及多个先验信息差异中至少一者。

7.一种控制方法，用以控制一迭代解码器的运作，该控制方法包含有：

接收至少一编码信号；

对该至少一编码信号执行迭代解码，以产生多个解码信号，其中，该多个解码信号包含有第一次迭代的一第一解码信号、第二次迭代的一第二解码信号及第三次迭代的一第三解码信号；

判断该多个解码信号是否发散，以产生一第一判断结果；以及

根据至少该第一判断结果，产生一控制信号，其中，该控制信号用于指示该迭代解码器是否停止对该至少一编码信号执行该迭代解码，

其中，产生该第一判断结果的步骤包括有：

对该多个解码信号执行一符号差异运算，用来分别计算该多个解码信号间的多个对应差异的一总和，以产生多个总和信号；

分别比较该多个总和信号的大小，以产生多个比较结果；以及

根据该多个比较结果，产生该第一判断结果。

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