CN1140148C - 在移动通信系统中执行特博解码的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于在高级移动通信系统中执行turbo解码的方法，其中交织操作、最大后验(MAP)解码操作和解交织操作被同时实施。存储在存储器的预定地址中的信号被以预定顺序解码，同时每个解码的信号被存储在与预定地址中的一个对应地址相同的地址中。因此，turbo解码时间可以被减少一半，用于存储外来信息的存储器大小可以被减少一半。

Description

在移动通信系统中执行特博解码的方法
技术领域
本发明涉及在高级移动通信系统中处理数据的方法，具体涉及一种在高级移动通信系统中执行特博(turbo)解码的方法。
背景技术
如相关技术中已知，turbo码生成器包括两个或更多个递归系统卷积(RSC)(recursive systematic convolutional)编码器，这些编码器通过一个交织器被平行排列。由turbo码生成器生成的turbo码被用于按照高级移动通信系统的标准中的高传输速率发送数据。
对turbo码进行处理从而以块单元生成比特行(bit row)。尤其，在对大型数据比特行进行编码时，turbo码对卷积码带来很好的编码增益。
turbo码在接收系统中在简单分量(simple component)的代码之上进行迭代解码，使得接收系统具有优秀的纠错能力。
最近，已经建议采用一种仅用于执行turbo解码的方法和一种turbo解码器，用于支持在移动通信环境下高速率的数据传输。
根据该turbo解码器，输入代码字依次经过两个卷积解码器。因此，turbo解码器具有一个简化的结构。
但是，为了使输入代码字迭代地经过两个卷积解码器，两个卷积解码器的输出值应该对应于具有“0”或“1”的概率比率(probabilityrate)的软判决值，而不是例如“0”或“1”的硬判决值。
为得到软判决值，已经建议采用一种最大后验(Maximum APosteriori)(MAP)解码方法，其中计算了一个数据比特的后验概率值，并对该数据比特进行解码以获得最大后验概率值。
图1示出了现有技术turbo解码器的结构。
参考图1，现有技术turbo解码器包括对应于编码器的每个RSC编码器的一个第一MAP解码器D1 101和一个第二MAP解码器D2 103。
turbo解码器进一步包括：一个交织器102，其用于执行与编码器的交织器相同的功能；第一和第二解交织器104和105，其具有与交织器102相反的功能；和第一到第三延迟电路107到109，其用于在第一MPA解码器101和第二MAP解码器103执行逻辑操作时延迟信号处理。
下面将说明现有技术turbo解码器的操作。
输入到turbo解码器中的代码字通过经过两个MAP解码器101和103而被解码。尤其，turbo解码器并非同时对连续输入的代码字进行解码，而是通过经过两个MAP解码器来对它们进行解码。
在这种情况下，随着经过两个MAP解码器101和103的迭代次数的增加，解码性能可以被改进。
如图1所示，第一MAP解码器101对系统码元(systematic symbol)xk，奇偶校验码元yk和在迭代解码次数中具有第(N-1)迭代次数的外来信息(extrinsic information)dk的复合信号进行解码。
第二MAP解码器103对交织器102的输出信号和奇偶校验码元yk进行解码。交织器102的一个输入信号是来自第一MAP解码器101的输出信号和具有第(N-1)迭代次数的外来信息信号dk的复合信号，外来信息信号被第一延迟电路107延迟了一定时间。
第一解交织器104对通过第二延迟电路108的交织器的输出信号和第二MAP解码器103的输出信号的复合信号进行解交织，并输出具有第N迭代次数的外来信息信号dk。
第二解交织器105对第二MAP解码器103的输出信号的受限信号进行解交织，且把解交织的信号作为turbo解码器的最后输出比特dk输出。
图2是示出现有技术turbo解码器的操作的流程图。
参考图2，第一MAP解码器101和第二MAP解码器103的输出信号被称为外来信息。如图1所示，从第一MAP解码器101输出的外来信息被交织，然后被作为第二MAP解码器103的输入信号使用。第二MAP解码器103的输出信号被解交织，然后作为第一MAP解码器101的输入信号使用。
换言之，一旦完成了第一MAP解码器101的解码(S10)，便对解码的信号执行交织(S11)。一旦完成了对第二MAP解码器103的解码，就对解码的信号执行解交织(S13)。
如上所述，在现有技术turbo解码中，MAP解码操作、交织操作和解交织操作被顺序地执行。因此，因为解码时间变得更长而出现了问题。而且，为了顺序执行上述操作，应该存储交织器102的输入和输出信号。为此，如图1所示，存储器106可以存储所要求的两组外来信息。
存储器106可被用于存储第一和第二解交织器104和105的输入和输出信号。
根据3GPP WCDMA规范，因为turbo码块的大小最大为5114比特，要求有5114*n*2比特容量的存储器，其中n是一个等于外来信息的比特数的正整数，通常在4比特到8比特之间。
发明内容
因此，本发明致力于一种在高级移动通信系统中执行turbo解码的方法，其能大大避免因为现有技术的局限和缺点所造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种在高级移动通信系统中执行turbo解码的方法，其中交织、MAP解码和解交织能被同时执行。
本发明的另一个目的是提供一种在高级移动通信系统中执行turbo解码的方法，其中，用于存储构成turbo解码器的两个MAP解码器的输出的存储器具有减少的容量。
本发明的其他特征和优点将部分地在以下说明中提出，部分地可以由本领域技术人员在审看了以下说明后理解或者可以通过本发明的实践获得。本发明的目的和优点可以通过说明书、权利要求和附图中特别指出的方式实现和获得。
为实现根据本发明的这些和其他优点，如所体现和所广义描述的，同时执行交织操作、解码操作和解交织操作。其中交织操作变换存储在存储器的预定地址区域中的外来信息的顺序；解码操作对交织的信号进行解码；解交织操作对解码的信号进行解交织并把解交织的信号存储在与存储先前的外来信息的存储器地址区域相同的存储器地址区域中。
在本发明的一个方面，一种用于在具有存储器的移动通信系统中执行turbo解码的方法包括以下步骤：对从发送系统接收的信号进行初级解码并把初级解码的信号存储在存储器的相应地址；利用交织操作输出存储在存储器中的信号，该交织操作的实现方式是对信号的顺序进行变换；对输出信号进行次级解码；和实施解交织操作，用于把次级解码的信号存储在与初级解码的信号的存储地址相同的地址；其中该交织操作、次级解码和解交织操作被同时实施。
优选地，利用最大后验(MAP)算法对初级解码和次级解码进行一定次数的迭代，以便减少接收错误比率。
优选地，利用从发送系统接收的信号和次级解码信号的第(一定次数-1)信号来执行初级解码，而利用从发送系统接收的信号和初级解码的信号来执行次级解码。
应该理解，以上的一般性说明和以下详细说明都是示例性和解释性的，旨在为本发明的权利要求提供进一步说明。
附图说明
所包含的用以提供对本发明的进一步理解而且结合在说明书中并构成其一部分的附图，说明了本发明的实施例并和说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是说明现有技术turbo解码器的流程图。
图2是说明现有技术turbo解码器的操作流程的流程图；和
图3是说明根据本发明的turbo解码器的操作流程的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图中的示例对本发明的优选实施例进行详细说明。
根据本发明的用于在高级移动通信系统中执行turbo解码的方法基于现有技术的turbo解码器。因此，将参考图1的turbo解码器说明这种根据本发明用于执行turbo解码的方法。
图1的turbo解码器包括一个第一MAP解码器101和一个第二MAP解码器103。来自第一和第二MAP解码器101和103的输出信号被存储在存储器106中。一种用于存储该输出信号的方法是本发明的一个主要特征。
参考图1，第一MAP解码器101对系统码元xk、奇偶校验码元yk和外来信息(第二MAP解码器的输出信号)的复合信号进行初级解码，其中外来信息具有迭代解码次数中的第(N-1)迭代次数。
第二MAP解码器103对交织器102的输出信号和奇偶校验码元yk进行次级解码，并输出第N外来信息。
交织器102对存储在存储器106中的信号进行交织，这些信号是来自第一MAP解码器101的输出信号和由第一延迟电路107延迟的第(N-1)外来信息的复合信号。
如图1所示，第二解交织器105输出turbo解码器的最后输出比特dk。
交织器102利用与在发送系统的turbo编码器中使用的交织器(未示出)相同的功能输入和输出信号。
第一解交织器104和第二解交织器105利用与在发送系统的turbo编码器中使用的交织器相反的功能输入和输出信号。
如上所述，一个一般turbo解码器的一个MAP解码器使用另一个MAP解码器的输出作为外来信息，并对外来信息、系统码元和奇偶校验码元执行MAP解码。
除了上述turbo解码，在本发明中，进一步提供了以下turbo解码方法。
假定在发送系统的turbo编码器的交织器中使用的一个输入对输出函数是f(k)＝a(k)，该函数可以被表示为x’k＝xa(k)或x’[k]＝x[a(k)]。在这种情况下，对于施加到turbo编码器的原始输入，此函数关系是有效的，并且此函数关系不包括由RSC编码器计算的用于格栅终止(trellis termination)的xk和x’k。
因此，在turbo解码器中应用的交织器102的输入对输出函数还具有基于函数“f(k)＝a(k)”的输入对输出关系。
从MAP解码器输出的一组外来信息被表示为E(k)，交织函数a(k)由turbo解码器的交织器102来定义。在这种情况下，交织和解交织之间的关系可以由以下等式(1)和(2)来表示。
交织：Ei(k)＝E(a(k))k＝1，2，...，s(s是代码块的大小)......(1)
解交织：Ed(a(k))＝E(k)k＝1，2，...，s(s是代码块的大小)......(2)
在等式(1)和(2)中，E(k)是MAP解码器101和103的输出，这些输出被顺序地生成。即，外来信息是以E(1)、E(2)、...E(s)的顺序得到的。
例如，假定当k分别是1，2，3，4时a(k)＝1，3，4，2，第一MAP解码器101的(顺序生成的)输出d11，d12，d13，d14被交织，然后被作为d11，d13，d14，d12连续输入到第二MAP解码器103。而且，第二MAP解码器103的(顺序生成的)输出d21，d22，d23，d24被解交织然后被作为d21，d24，d22，d23连续输入到第一MAP解码器101中。
因此，解交织的操作可以如下执行。
一旦计算了外来信息，便将其存储在由a(k)表示的存储器106的预定区域中，然后执行解交织操作。因此，解交织和第二MAP解码器103的MAP解码可以同时执行。
如上所述，解交织操作具有与交织操作的输入对输出关系相反的函数关系。因此，由交织操作变换的信号的顺序应该被再次变换。
以与第二MAP解码器103的次级MAP解码和解交织操作相同的方式，交织操作的实现方式是从存储第一MAP解码器101的输出信号的存储器106中读出由a(k)表示的外来信息，然后输入到第二MAP解码器103。
图1的turbo解码器可以利用上述特性操作，如图3所示。
参考图3，第一MAP解码器101和第二MAP解码器103的MAP解码以在移动通信系统中规定的一定次数迭代。因此，第一MAP解码器101利用从第二解码器输出的第(一定次数-1)信号作为外来信息来执行解码。而且，从第二MAP解码器103输出的信号以一定次数被迭代然后解码，使得它最终被作为turbo解码器的解码比特输出。
图3说明了根据本发明的turbo解码器的操作流程。
参考图3，对由第一MAP解码器101输入的信号执行初级MAP解码，然后解码的信号被存储在存储器106中(S20)。
对存储在存储器106中的、第一MAP解码器101的输出信号执行交织(S21)。在这种情况下，直到来自第一MAP解码器101的一定数量的信号输出，即，一组外来信息被存储在存储器106中时，才能执行交织操作。因此，同时执行初级MAP解码和交织操作是非常困难的。
同时，第二MAP解码器103如下利用存储器106。
针对对应于存储在存储器106中的交织器102的输出信号中每个地址的值a(k)执行第二MAP解码器103的次级MAP解码(S22)。次级MAP解码的值被存储在对应于值a(k)的每个地址区域中，使得解交织操作得以执行(S23)。
因此，在本发明中，移动通信系统需要的不是两组存储器容量而是一组存储器容量，以便存储交织器的输入和输出信号。
因此，解交织操作可以连同次级MAP解码操作一起执行，因为第二MAP解码器103生成的数据被存储在存储器106的地址区域中。
同时，因为直到一组外来信息被存储在存储器106中时才能执行交织操作，交织操作不能和第一MAP解码器101的第一MAP解码操作一起执行。鉴于这个原因，只有第一MAP解码器101的第一解码操作被单独执行，而其他操作被同时执行。
取决于实施用于计算位于turbo编码器内部的交织器的交织函数a(k)的电路的方法和MAP解码器的类型，交织操作可能并不和其他操作一起执行。即使交织操作可能不和其他操作一起执行，通过执行第二MAP解码操作和解交织操作，也能使turbo解码时间减少1/3。
如上所述，根据本发明用于执行turbo解码的方法有以下优点。
因为交织操作，第二MAP解码器的第二MAP解码操作，和解交织操作同时执行，turbo解码时间可以被减少一半。而且，用于在移动通信系统中存储外来信息的存储器大小可以被减少一半。因此，在整个移动通信系统中减少了延迟时间，且可以节约了移动通信系统的制造费用。
上述实施例仅是示例性的，并不应被认为是对本发明的限制。本发明的教导可以容易地应用于其他类型的装置。本发明的描述用于说明目的，不限制权利要求的范围。本领域技术人员可以进行很多替换、改进和变型。

Claims (13)

1.一种用于在具有存储器的移动通信系统中执行turbo解码的方法，该方法包括以下步骤：
对从发送系统接收的信号进行初级解码，和将初级解码的信号存储在存储器的相应地址中；
通过交织操作输出存储在存储器中的信号，交织操作的实现方式是对信号的顺序进行变换；然后对输出信号进行次级解码；和
实施解交织操作以把次级解码的信号存储在与存储初级解码的信号的地址相同的地址中；
其中所述交织操作、次级解码和解交织操作是同时执行的。
2.根据权利要求1的方法，其中利用最大后验(MAP)算法对初级解码和次级解码进行一定次数的迭代。
3.根据权利要求1的方法，其中利用从发送系统接收的信号和次级解码信号的第(一定次数-1)信号执行初级解码。
4.根据权利要求1的方法，其中利用从发送系统接收的信号和初级解码信号执行次级解码。
5.一种用于在具有存储器的移动通信系统中执行turbo解码的方法，该方法包括以下步骤：
对从发送系统接收的信号进行初级解码，并把初级解码的信号存储在存储器的对应地址中；
利用等式Ei(k)＝E(a(k))对存储在存储器中的初级解码信号进行交织，其中k＝1，2，...，s，s是代码块的大小，E(k)是MAP解码信号；
依次对交织的信号进行次级解码；和
利用等式Ed(a(k))＝E(k)对次级解码信号进行解交织，其中k＝1，2，...，s，s是代码块的大小，E(k)是MAP解码信号，次级解码信号对应于存储在由a(k)所指示的存储器的预定区域中的外来信息；
其中所述交织操作、次级解码和解交织操作被同时实施。
6.根据权利要求5的方法，其中利用最大后验(MAP)算法对初级解码和次级解码进行一定次数的迭代。
7.根据权利要求5的方法，其中利用从发送系统接收的信号和次级编码信号的第(一定次数-1)信号执行初级解码。
8.根据权利要求5的方法，其中利用从发送系统接收的信号和初级解码信号执行次级解码。
9.一种在具有存储器的移动通信系统中执行turbo解码的方法，该方法包括以下步骤：
对系统码元xk和具有第(N-1)迭代次数的外来信息，和奇偶校验码元yk的复合信号进行初级解码；
把初级解码信号存储在存储器的预定地址中；
对存储在存储器中的信号进行交织，这些信号是初级解码信号和延迟了一定时间的第(N-1)外来信息的复合信号；根据交织的信号对奇偶信号(yk)进行次级解码，以生成第N外来信息；和
实施解交织操作以把次级解码信号存储在与存储初级解码信号的地址相同的地址中。
10.根据权利要求9的方法，其中利用最大后验(MAP)算法对初级解码和次级解码进行一定次数的迭代。
11.根据权利要求9的方法，其中利用从发送系统接收的信号和次级解码信号的第(一定次数-1)信号执行初级解码。
12.根据权利要求9的方法，其中利用从发送系统接收的信号和初级解码信号执行次级解码。
13.根据权利要求9的方法，其中交织操作、次级解码和解交织操作被同时实施。
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