CN114726477B - 一种fec软判决信号的运算方法与电子设备 - Google Patents

一种fec软判决信号的运算方法与电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种FEC软判决信号的运算方法，包括：对第一归一化概率值NA和第二归一化概率值NB进行运算，得到归一化概率值运算结果NC；通过查找归一化概率值与LLR的映射表，得到归一化概率值运算结果NC所对应的LLR值LC。采用本发明提出的软判决信号的运算方法，解决了现有技术无法对软判决信号进行运算的技术问题，将复杂的对数运算用查表实现；更进一步，本发明给出的易于电路设计实现的技术方案，该方案中只有简单的查表、加法、减法、乘法和移位运算，没有相对复杂的除法运算，电路面积小，很容易在FPGA或ASIC上实现。本发明还提供了相应的电子设备。

Description

一种FEC软判决信号的运算方法与电子设备
技术领域
本发明属于通信技术领域，更具体地，涉及一种FEC软判决信号的运算方法与电子设备。
背景技术
在前向纠错(Forward Error Correction，FEC)技术中，低密度奇偶校验码(LowDensity Parity Check codes，LDPC)和极化码(Polar codes)这两种FEC技术具备逼近香农极限的高增益特性，是下一代FEC技术发展的主要方向，这类FEC统称为软判决FEC(其他通用的FEC称为硬判决FEC)，这类软判决FEC的解码与硬判决FEC不同，其解码要求输入信号是软判决信号：对数似然值(Log Likelihood Ratio，LLR，一般为浮点数)，不再是通常数字电路的二进制比特0和1。在FEC编码发送端，通常为了保证发送信号的直流平衡，最终发送到信道之前需要进行扰码运算；加扰的信号通过信道进行传输，为了支持FEC软判决，接收端解调器输出的信号是加扰的软判决信号，此类信号包括：LLR值，概率值或者多比特量化值(例如0000，0001，…，1111)，因此接收端需要先对软判决信号进行运算(例如解扰)，然后才能送到FEC解码器进行解码(附图2)。
在包含硬判决FEC和扰码的通信系统中(附图1)，一般采用异或运算(XOR)来实现信号的加扰和解扰，在发送端将发送信号与扰码器输出进行异或运算；在接收端，将接收到的信号与扰码器输出进行异或运算，实现发送信号的恢复。
例如：
发送端：
待发送的信号二进制序列为：0，1，0，1，1
扰码器输出为：1，1，0，0，1
发送端加扰(通过异或运算)第一个比特值为：0XOR 1＝1，依次加扰其他比特，送到发送端的序列为：1，0，0，1，0
接收端：
采用与发送端相同的扰码器：
接收端解扰(通过异或运算)第一个比特值为：1XOR 1＝0，依次解扰其他比特，得到解扰后的二进制序列为：0，1，0，1，1
发送信号得到恢复。
在包含软判决FEC和扰码的通信系统中(附图2)，发送端在FEC编码后，通过逻辑运算(例如异或运算)对信号进行加扰；在接收端，为了支持FEC软判决，接收端解调器需要输出软判决信号，此类软判决信号类型包括LLR值，概率值或者多比特量化值，通过软判决信号解扰，得到LLR值，再进行FEC解码。
除扰码中常用的异或运算外，对于软判决信号，其运算还包括或运算(OR)，与运算(AND)，非运算(NOT)等，由于软判决信号不再是普通的0或1，而是多比特量化值，浮点形式的概率值或者LLR值，现有的通用二进制的逻辑算法方法无法适用于软判决信号的运算。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种FEC软判决信号的运算方法，能够实现通用的FEC软判决信号的运算。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种FEC软判决信号的运算方法，所述方法包括：
对第一归一化概率值NA和第二归一化概率值NB进行运算，得到归一化概率值运算结果NC；
通过查找归一化概率值与LLR的映射表，得到归一化概率值运算结果NC所对应的LLR值LC。
本发明的一个实施例中，所述第一归一化概率值NA为初始归一化概率；所述第二归一化概率值NB为初始归一化概率，或第一归一化概率值NA和第二归一化概率值NB进行运算得到的归一化概率值运算结果NCk，NCk是NC在k时刻之前的值。
本发明的一个实施例中，所述对第一归一化概率值NA和第二归一化概率值NB进行运算具体为：
或运算:NC＝NA+NB-(Nmax/2+NA*NB)/Nmax；
与运算:NC＝(Nmax/2+NA*NB)/Nmax；
异或运算:NC＝NA+NB-(Nmax/2+2*NA*NB)/Nmax；
非运算:NC＝Nmax-NA+Nmin；
其中Nmax和Nmin分别为归一化概率的上限和下限，其中Nmax>Nmin，Nmax和Nmin为非0正整数。
本发明的一个实施例中，所述初始归一化概率的计算方式为：
当参与运算的信号X为二进制时，归一化概率计算方式为：当X＝0，NX＝Nmin；X＝1，NX＝Nmax；
当参与运算的信号X为概率值P时，通过归一化函数F(P)直接计算归一化概率：NX＝F(P)；
当参与运算的信号X为LLR值LNx时，归一化概率计算方法如下：依据归一化概率值NX与LLR值LNx的映射表，当输入的LLR值为LNx，查表得到归一化概率值NX，查表方式如下：
当LNx>＝LNmin+0.5，NX＝Nmin；
当LNx<LNmax-0.5，NX＝Nmax；
当LNx<LNi-0.5并且LNx>＝LNi+0.5，NX＝Ni；
当参与运算的信号X为多比特量化值时，归一化概率计算方法如下：根据信道特性，先将多比特量化值转换为概率值或LLR值，再进行归一化概率计算。
本发明的一个实施例中，所述归一化函数F(P)，满足N＝F(P)，即将概率P映射到归一化概率N，归一化函数F(P)需同时满足以下4个条件：
F(0)＝Nmin；
F(1)＝Nmax；
F(0.5)＝(Nmax+Nmin)/2；
对任意概率值X和Y，如果X>Y，满足F(X)>F(Y)。
本发明的一个实施例中，所述归一化概率值NX与LLR值LNx的映射表，计算方式具体为：
LNx＝log((Nmax+Nmin)/NX-1))；
NX取值Nmin，Nmin+0.5，Nmin+1，Nmin+1.5，…，Nmax-0.5，Nmax，计算得到LNmin，LNmin+0.5，LNmin+1，L Nmin+1.5，…，LNmax-0.5，LNmax，其中log为底数大于1的对数函数。
本发明的一个实施例中，所述对第一归一化概率值NA和第二归一化概率值NB进行运算具体为：
异或运算:NC＝NA+NB-((1<<(n-2))+NA*NB)>>(n-1)；
或运算:NC＝NA+NB-((1<<(n-1))+NA*NB)>>n；
与运算:NC＝((1<<(n-1))+NA*NB)>>n；
非运算:NC＝(1<<n)-NA+1。
本发明的一个实施例中，所述初始归一化概率的计算方式为：
当参与运算的信号X为二进制时，归一化方法如下：当X＝0，NX＝1；X＝1，NX＝2n；
当参与运算的信号X为概率值P时，归一化方法如下：NX＝P*(2n-1)+1＝P<<n+(1-P)；
当参与运算的信号X为LLR值LNx时，归一化方法如下：依据所述映射表，当输入的LLR值为LNx，查表得到归一化概率值NX，查找方式如下：
当LNx>＝L1.5，NX＝1；
当LNx<L2^n-0.5，NX＝2n；
当LNx<Li-0.5并且LNx>＝Li+0.5，NX＝i；
当参与运算的信号X为多比特量化值时，归一化方法如下：根据信道特性，先将多比特量化值转换为概率值或LLR值，再进行归一化概率计算。
本发明的一个实施例中，所述归一化函数F(P)定义为：
Nmin＝1，Nmax＝2n，NP＝F(P)＝P*(2n-1)+1。
本发明的一个实施例中，所述归一化概率值NX与LLR值LNx的映射表，计算方式具体为：
LNx＝log((2n+1)/NX-1))；其中，L2^(n-1)+0.5＝0，当NX取值1，1.5，2，2.5，…，2n-1，2n-1+0.5，计算得到L1，L1.5，L2，L2.5，…，L2^(n-1)；取L2^(n-1)+1＝-L2^(n-1)，L2^(n-1)+1.5＝-L2^(n-1)-0.5，…，L2^n-0.5＝-L1.5，L2^n＝-L1值，其中log为底数大于1的对数函数。
按照本发明的另一方面，还提供了一种FEC软判决信号的运算方法，对于二进制信号与软判决信号LLR值LNx之间的运算，运算后的LLR值LC可以直接得到：
二进制值0参与运算：
对于“异或运算”和“或运算”，LC≈LNx；
对于“与运算”，LC≈L1；
二进制值1参与运算：
对于“异或运算”，LC≈-LNx；
对于“或运算”，LC≈L2^n；
对于“与运算”，LC≈LNx。
按照本发明的另一方面，还提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器或者运算电路；以及，
与所述至少一个处理器或者运算电路通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器或者运算电路执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器或者运算电路执行，以使所述至少一个处理器或者运算电路能够执行上述FEC软判决信号的运算方法。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：
采用本发明提出的软判决信号的运算方法，解决了现有技术无法对软判决信号进行运算的技术问题，将复杂的对数运算用查表实现；更进一步，本发明给出的易于电路设计实现的技术方案，该方案中只有简单的查表、加法、减法、乘法和移位运算，没有相对复杂的除法运算，电路面积小，很容易在FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)或ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)上实现。
附图说明
图1是包含硬判决FEC和扰码的通信系统结构示意图；
图2是包含软判决FEC和扰码的通信系统结构示意图；
图3是本发明实施例中软判决信号NA，NB异或运算实现电路结构示意图；
图4是本发明实施例中软判决信号NA，NB或运算实现电路结构示意图；
图5是本发明实施例中软判决信号NA，NB与运算实现电路结构示意图；
图6是本发明实施例中软判决信号NA非运算实现电路结构示意图；
图7是本发明实施例中一种包含软判决FEC和扰码的通信系统结构示意图；
图8是本发明实施例中一种包含二进制信号与软判决信号LNx运算的软判决解扰系统。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在包含软判决FEC的通信系统中，对收到的软判决信号进行运算，得到符合FEC软判决解码输入要求的LLR值，是本专利要解决的技术问题。
本发明中所述的软判决信号，包括以下几种类型：多比特量化值，LLR，概率值；其中FEC软判决输入信号类型包括：LLR。
两个参与运算的信号，除上述三种软判决信号外，还包括二进制信号0或1；其中二进制信号之间的运算属于现有技术内容；软判决信号之间的运算以及二进制信号与软判决信号之间的运算属于本发明要解决的技术范畴。
本发明中所述的软判决信号运算，包括以下几种类型：异或运算(XOR)，或运算(OR)，与运算(AND)和非运算(NOT)。
实施例1
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通用的FEC软判决信号的运算方法，包括以下步骤：
步骤一：设置软判决信号概率(用符号P表示)到归一化概率(用符号N表示)的映射规则，包括以下参数：
归一化概率上限和下限，分别为Nmax和Nmin，其中Nmax>Nmin，Nmax和Nmin为非0正整数；
归一化函数F(P)，满足N＝F(P)，即将概率P映射到归一化概率N，归一化函数F(P)需同时满足以下4个条件：
F(0)＝Nmin
F(1)＝Nmax
F(0.5)＝(Nmax+Nmin)/2
对任意概率值X和Y，如果X>Y，满足F(X)>F(Y)。
满足以上规则的函数F可以是线性或者非线性函数。
步骤二：根据下述公式建立归一化概率值NX与LLR值LNx的映射表：
LNx＝log((Nmax+Nmin)/NX-1))；此处log为底数大于1的对数函数
NX取值Nmin，Nmin+0.5，Nmin+1，Nmin+1.5，…，Nmax-0.5，Nmax，计算得到LNmin，LNmin+0.5，LNmin+1，LNmin+1.5，…，LNmax-0.5，LNmax
上述计算过程只需要进行一次。
步骤三：归一化概率初始化
根据参与运算的信号类型，进行相应的归一化概率计算：
当参与运算的信号X为二进制时(0或1)，归一化概率计算方法如下：
当X＝0，NX＝Nmin；X＝1，NX＝Nmax；
当参与运算的信号X为概率值(用P表示)时，通过归一化函数F(P)直接计算归一化概率：NX＝F(P)
当参与运算的信号X为LLR值(用LNx表示)时，归一化概率计算方法如下：
依据归一化概率值NX与LLR值LNx的映射表，当输入的LLR值为LNx，查表得到归一化概率值NX，查表方式如下：
当LNx>＝LNmin+0.5，NX＝Nmin
当LNx<LNmax-0.5，NX＝Nmax
当LNx<LNi-0.5并且LNx>＝LNi+0.5，NX＝Ni
当参与运算的信号X为多比特量化值时，归一化概率计算方法如下：
根据信道特性，先将多比特量化值转换为概率值或LLR值，再进行归一化概率计算。
以上“根据信道特性，先将多比特量化值转换为概率值或LLR值的方法”，属于现有通用技术。
步骤四：进行归一化概率值运算
本发明所述的归一化概率值运算，包括异或运算(XOR)，或运算(OR)，与运算(AND)，非运算(NOT)等。
设步骤三计算得到的归一化概率值为NA(即步骤三计算得到的NX)，另一个参与运算的归一化概率值为NB，NB来源于步骤三的NX或者步骤四的NC，例如在软判决解扰系统中，NB为NCk，NCk是NC在k时刻之前的值(如图7所示)，NA和NB的运算结果为NC，运算方法如下：
或运算(OR):NC＝NA+NB-(Nmax/2+NA*NB)/Nmax
与运算(AND):NC＝(Nmax/2+NA*NB)/Nmax
异或运算(XOR):NC＝NA+NB-(Nmax/2+2*NA*NB)/Nmax
非运算(NOT):NC＝Nmax-NA+Nmin
步骤五：恢复信号的LLR值
通过查找归一化概率值与LLR的映射表，当输入的归一化概率值为Nc时，查表得到LLR值LC。
步骤六：重复步骤三到步骤五，直到完成所有软判决信号的运算。
实施例2
以上通用的软判决运算方法中，步骤四中包括除法(除以Nmax)，实际电路设计除法占用面积大，不太容易实现，因此本发明进一步给出一种更易于电路实现的技术方案，包括以下步骤：
步骤一：设置软判决信号概率到归一化概率(用符号N表示)的映射规则，参数如下：
Nmin＝1，Nmax＝2n，NP＝F(P)＝P*(2n-1)+1，其中n为大于1的正整数，n越大，LLR值的计算精度越高，但电路面积和复杂度也增加。
步骤二：根据下述公式建立归一化概率值NX与LLR值LNx的映射表：
LNx＝log((2n+1)/NX-1))；此处log为底数大于1的对数函数，鉴于一般通用的LLR值，都是自然对数值，log优选为以自然常数为底数。
L2^(n-1)+0.5＝0，当NX取值1，1.5，2，2.5，…，2n-1，2n-1+0.5，计算得到L1，L1.5，L2，L2.5，…，L2^(n-1)
取L2^(n-1)+1＝-L2^(n-1)，L2^(n-1)+1.5＝-L2^(n-1)-0.5，…，L2^n-0.5＝-L1.5，L2^n＝-L1值
映射表的建立可以通过软件提前计算得到，不需要通过硬件电路来实现。
步骤三：归一化概率初始化
根据参与运算的信号类型，进行相应的归一化概率计算：
当参与运算的信号X为二进制时(0或1)，归一化方法如下：
当X＝0，NX＝1；X＝1，NX＝2n；
当参与运算的信号X为概率值(用P表示)时，归一化方法如下：
NX＝P*(2n-1)+1＝P<<n+(1-P)
当参与运算的信号X为LLR值(用LNx表示)时，归一化方法如下：
依据所述映射表，当输入的LLR值为LNx，查表得到归一化概率值NX
查找方式如下：
当LNx>＝L1.5，NX＝1
当LNx<L2^n-0.5，NX＝2n
当LNx<Li-0.5并且LNx>＝Li+0.5，NX＝i
当参与运算的信号X为多比特量化值时，归一化方法如下：
根据信道特性，先将多比特量化值转换为概率值或LLR值，再进行归一化概率计算。
步骤四：进行归一化概率值运算
本发明所述的归一化概率值运算，包括异或运算(XOR)，或运算(OR)，与运算(AND)，非运算(NOT)等。
设步骤三计算得到的归一化概率值为NA(即步骤三计算得到的NX)，另一个参与运算的归一化概率值为NB，NB来源于步骤三的NX或者步骤四的NC，例如在软判决解扰系统中，NB为NCk，NCk是NC在k时刻之前的值(如图7所示)，NA和NB的运算结果为NC，运算方法如下：
异或运算(XOR):NC＝NA+NB-((1<<(n-2))+NA*NB)>>(n-1)
或运算(OR):NC＝NA+NB-((1<<(n-1))+NA*NB)>>n
与运算(AND):NC＝((1<<(n-1))+NA*NB)>>n
非运算(NOT):NC＝(1<<n)-NA+1
相应的电路实现如图3，图4，图5，图6所示。
步骤五：恢复信号的LLR值
通过查找归一化概率值与LLR的映射表，当输入的归一化概率值为NC时，查表得到LLR值LC。
步骤六：重复步骤三到步骤五，直到所有的信号的LLR值完成运算。
实施例3
作为特例，对于二进制信号(0或1)与软判决信号LLR值(LNx)之间的运算，则运算后的LLR值LC可以简化，近似运算结果能直接得到(如图8)：
二进制值0参与运算：
对于“异或运算”和“或运算”，LC≈LNx
对于“与运算”，LC≈L1
二进制值1参与运算：
对于“异或运算”，LC≈-LNx
对于“或运算”，LC≈L2^n
对于“与运算”，LC≈LNx。
以下对二进制值0或1(NA)与LNx(NB)之间的简化运算过程进行说明：
1，二进制值0(NA)与LNx(NB)之间的异或运算：
依据实施例2中的步骤三，可以得到NA＝1；NB由LNx查表得到(即NB与LNx对应)
依据步骤四，可以得到NC＝NA+NB-((1<<(n-2))+NA*NB)>>(n-1)
＝1+NB-((1<<(n-2))+1*NB)>>(n-1)
＝1+NB-1/2-NB>>(n-1)
＝1/2+NB-NB>>(n-1)
当n较大时，NB>>(n-1)近似为0。
因此上式近似等于
≈1/2+NB
当n较大时，LNB+1/2与LNB基本接近，依据步骤五，查表NB得到LC，由于NB与LNx是对应的，因此
LC≈LNB+1/2≈LNB＝LNx
2，二进制值0(NA)与LNx(NB)之间的或运算：
步骤三和步骤五同上述1中异或运算，步骤四中，
NC＝NA+NB-((1<<(n-1))+NA*NB)>>n
＝1+NB-((1<<(n-1))+1*NB)>>n
＝1+NB-1/2+NB>>n
当n较大时，NB>>n近似为0。
因此上式近似等于
≈1/2+NB
当n较大时，LNB+1/2与LNB基本接近
故LC≈LNB+1/2≈LNB＝LNx
3，二进制值0(NA)与LNx(NB)之间的与运算：
步骤三和步骤五同上述1中异或运算，步骤四中，
NC＝((1<<(n-1))+NA*NB)>>n
＝((1<<(n-1))+NB)>>n
＝((1<<(n-1))+NB>>n
当n较大时，NB>>n近似为0。
≈(1<<(n-1))>>n
＝1/2；
当n较大时，L1/2与L1基本接近
故LC≈L1/2≈L1
4，二进制值1(NA)与LNx(NB)之间的异或运算：
步骤五同上述1中异或运算，步骤三和步骤四如下：
依据步骤三，可以得到NA＝2n；NB由LNx查表得到(即NB与LNx对应)
依据步骤四，可以得到NC＝NA+NB-((1<<(n-2))+NA*NB)>>(n-1)
＝2n+NB-((1<<(n-2))+2n*NB)>>(n-1)
＝2n+NB-(1<<(n-2))>>(n-1)-(2n*NB)>>(n-1)
＝2n+NB-1/2-(2n*NB)>>(n-1)
＝2n+NB-1/2-2*NB
＝2n-1/2-NB
当n较大时，上式近似等于2n-NB
由步骤二，L2^(n-1)+0.5＝0，L2^(n-1)+1＝-L2^(n-1)，...，L2^n＝-L1等可以得出，2n-NB+1与NB对应的LLR值正负相反。故可以得出LC≈L2^n–NB+1＝-LNB+1。
当n较大时，LNB+1与LNB基本接近，故LC≈-LNB+1≈-LNB≈-LNx
5，二进制值1(NA)与LNx(NB)之间的或运算：
步骤三和步骤五同上述4中异或运算，步骤四中，
依据步骤四，可以得到NC＝NA+NB-((1<<(n-1))+NA*NB)>>n
＝2n+NB-((1<<(n-1))+2n*NB)>>n
＝2n+NB-(1<<(n-1))>>n-(2n*NB)>>n
＝2n+NB-1/2-NB
＝2n-1/2
当n较大时，上式近似等于2n
故LC≈L2^n
6，二进制值1(NA)与LNx(NB)之间的与运算：
步骤三和步骤五同上述4中异或运算，步骤四中，
依据步骤四，可以得到NC＝((1<<(n-1))+NA*NB)>>n
＝((1<<(n-1))+2n*NB)>>n
＝(1<<(n-1))>>n+(2n*NB)>>n
＝1/2+NB
当n较大时，LNB+1/2与LNB基本接近
故LC≈LNB+1/2≈LNB＝LNx
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
接收器收到软判决信号类型是LLR类型，LLR值分别为：NA＝1.55，NB＝0.58，需要通过电路计算“或运算”的LLR值。
步骤一：设置软判决信号概率到归一化概率的映射规则，n＝4，因此相关参数如下：
Nmin＝1，Nmax＝24＝16，NP＝F(P)＝P*15+1
步骤二：建立归一化概率值NX与LLR值LNx的映射表：
LNx＝log(17/NX-1))，注，底数大于1即可，优选为自然常数，此处底数取自然常数，
NX取值1，1.5，2，2.5，…，15.5，16，计算得到L1，L1.5，L2，L2.5，…，L15.5，L16分别如下：
L1＝2.77，L1.5＝2.34，L2＝2.01，L2.5＝1.76，
L3＝1.54，L3.5＝1.35，L4＝1.18，L4.5＝1.02
L5＝0.87，L5.5＝0.74，L6＝0.61，L6.5＝0.48，
L7＝0.36，L7.5＝0.24，L8＝0.12，L8.5＝0，
L9＝-0.12，L9.5＝-0.24，L10＝-0.36，L10.5＝-0.48，
L11＝-0.61，L11.5＝-0.74，L12＝-0.87，L12.5＝-1.02，
L13＝-1.18，L13.5＝-1.35，L14＝-1.54，L14.5＝-1.76，
L15＝-2.01，L15.5＝-2.34，L16＝-2.77
步骤三：归一化概率初始化
查到归一化概率值NX与LLR值LNx的映射表，得到归一化概率值为：3，6
步骤四：进行归一化概率值运算
采用图4中软判决信号NA，NB或运算实现电路，得到归一化概率值为：7
步骤五：通过查找步骤二生成的归一化概率值与LLR的映射表，查表得到LLR值Lc为0.36。
实施例二(参考图8)
发送端：
待发送数据序列为：1，0，1，1，0，1
二进制扰码器生成器输出序列为：0，1，1，0，1，1
发送端采用异或运算，则发送到信道的二进制序列为：
1，1，0，1，1，0
接收端：
接收器收到的软判决信号类型是LLR类型(LNx)，分别为：
-2.7，-1.8，3.1，-1.9，-2.7，2.5
接收端二进制扰码器生成器输出为二进制序列：0，1，1，0，1，1
以上实施例为二进制信号(0或1)与软判决信号LLR值之间的运算，则运算后的LLR值LC可以直接得到：
-2.7，1.8，-3.1，-1.9，2.7，-2.5。
进一步地，本发明还提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器或者运算电路；以及，
与所述至少一个处理器或者运算电路通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器或者运算电路执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器或者运算电路执行，以使所述至少一个处理器或者运算电路能够执行上述FEC软判决信号的运算方法。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种FEC软判决信号的运算方法，其特征在于，所述方法包括：
接收二进制数据或硬判决接收器输出的数据，包括LLR值、概率值或者多比特量化值，并计算第一归一化概率值NA；
对第一归一化概率值NA和第二归一化概率值NB进行运算，得到归一化概率值运算结果NC；
通过查找归一化概率值与LLR的映射表，得到归一化概率值运算结果NC所对应的LLR值LC；
将得到的LLR值LC进行软判决FEC解码；
所述第一归一化概率值NA为初始归一化概率；所述第二归一化概率值NB为初始归一化概率，或第一归一化概率值NA和第二归一化概率值NB进行运算得到的归一化概率值运算结果NCk，NCk是NC在k时刻之前的值；
所述初始归一化概率的计算方式为：
当参与运算的信号X为二进制时，归一化概率计算方式为：当X=0，NX=Nmin；X=1，NX=Nmax；
当参与运算的信号X为概率值P时，通过归一化函数F(P)直接计算归一化概率：NX= F(P)；
当参与运算的信号X为LLR值LNx时，归一化概率计算方法如下：依据归一化概率值NX与LLR值LNx的映射表，当输入的LLR值为LNx，查表得到归一化概率值NX，查表方式如下：
当LNx>= LNmin+0.5， NX=Nmin；
当LNx< LNmax-0.5， NX=Nmax；
当LNx< LNi-0.5并且LNx>= LNi+0.5， NX=Ni；
当参与运算的信号X为多比特量化值时，归一化概率计算方法如下：根据信道特性，先将多比特量化值转换为概率值或LLR值，再进行归一化概率计算；
所述归一化概率值NX与LLR值LNx的映射表，计算方式具体为：
LNx= log((Nmax + Nmin)/NX- 1))；
NX取值Nmin，Nmin+0.5，Nmin+1，Nmin+1.5，…，Nmax-0.5，Nmax，计算得到LNmin，LNmin+0.5，LNmin+1，L Nmin+1.5，…，LNmax-0.5，LNmax，其中log为底数大于1的对数函数。
2.如权利要求1所述的FEC软判决信号的运算方法，其特征在于，所述对第一归一化概率值NA和第二归一化概率值NB进行运算具体为：
或运算:NC=NA+NB-( Nmax/2+NA*NB)/Nmax；
与运算:NC=( Nmax/2+ NA*NB )/ Nmax；
异或运算: NC=NA+NB-( Nmax/2+ 2*NA*NB )/ Nmax；
非运算:NC=Nmax-NA+Nmin；
其中Nmax和Nmin分别为归一化概率的上限和下限，其中Nmax>Nmin，Nmax和Nmin为非0正整数。
3.如权利要求1所述的FEC软判决信号的运算方法，其特征在于，所述归一化函数F(P)，满足N= F(P)，即将概率P映射到归一化概率N，归一化函数F(P)需同时满足以下4个条件：
F(0)=Nmin；
F(1)=Nmax；
F(0.5)=(Nmax+Nmin)/2；
对任意概率值X和Y，如果X>Y，满足F(X) >F(Y)。
4.如权利要求1所述的FEC软判决信号的运算方法，其特征在于，所述对第一归一化概率值NA和第二归一化概率值NB进行运算具体为：
异或运算: NC=NA+NB-((1<<(n-2))+ NA*NB)>>(n-1)；
或运算:NC=NA+NB-((1<<(n-1))+ NA*NB)>>n；
与运算:NC=((1<<(n-1))+ NA*NB )>>n；
非运算:NC=(1<<n)-NA+1。
5.如权利要求4所述的FEC软判决信号的运算方法，其特征在于，所述初始归一化概率的计算方式为：
当参与运算的信号X为二进制时，归一化方法如下：当X=0，NX=1；X=1，NX=2n；
当参与运算的信号X为概率值P时，归一化方法如下：NX= P*(2n-1)+1= P<<n + (1-P)；
当参与运算的信号X为LLR值LNx时，归一化方法如下：依据所述映射表，当输入的LLR值为LNx，查表得到归一化概率值NX，查找方式如下：
当LNx>= L1.5， NX=1；
当LNx< L2^n-0.5， NX=2n；
当LNx< Li-0.5并且LNx>= Li+0.5， NX=i；
当参与运算的信号X为多比特量化值时，归一化方法如下：根据信道特性，先将多比特量化值转换为概率值或LLR值，再进行归一化概率计算。
6.如权利要求5所述的FEC软判决信号的运算方法，其特征在于，所述归一化函数F(P)定义为：
Nmin=1，Nmax= 2n，NP=F(P)= P*(2n-1)+1。
7.如权利要求6所述的FEC软判决信号的运算方法，其特征在于，所述归一化概率值NX与LLR值LNx的映射表，计算方式具体为：
LNx= log((2n +1)/NX-1))；其中，L2^(n-1)+0.5=0，当NX取值1，1.5，2，2.5，…，2n-1，2n-1+0.5，计算得到L1，L1.5，L2，L2.5，…，L2^(n-1)；取L2^(n-1)+1= -L2^(n-1)，L2^(n-1)+1.5= -L2^(n-1)-0.5，…，L2^n-0.5= -L1.5，L2^n =-L1值，其中log为底数大于1的对数函数。
8.如权利要求7所述的FEC软判决信号的运算方法，其特征在于，对于二进制信号与软判决信号LLR值LNx之间的运算，运算后的LLR值LC可以直接得到：
二进制值0参与运算：
对于“异或运算”和“或运算”，LC≈LNx；
对于“与运算”，LC≈ L1；
二进制值1参与运算：
对于“异或运算”，LC≈-LNx；
对于“或运算”，LC≈L2^n；
对于“与运算”，LC≈LNx。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器或者运算电路；以及，
与所述至少一个处理器或者运算电路通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器或者运算电路执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器或者运算电路执行，以使所述至少一个处理器或者运算电路能够执行权利要求1至8任一项FEC软判决信号的运算方法。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002054645A2 (en) * 2001-01-04 2002-07-11 Comsys Communication & Signal Processing Ltd. Soft decision output generator
WO2005043317A2 (en) * 2003-10-24 2005-05-12 Tyco Telecommunications (Us) Inc. System and method for adjusting soft decision thresholds in a soft-decision error correction system
CN101582699A (zh) * 2009-06-24 2009-11-18 重庆金美通信有限责任公司 用于两电平调制输入的Turbo和LDPC译码的软判决LLR计算方法
CN102013955A (zh) * 2010-11-24 2011-04-13 信源通科技（西安）有限公司 适合硬件实现的利用信道状态信息辅助软判决译码的方法
CN103746772A (zh) * 2013-12-27 2014-04-23 河海大学 Ldpc编码调制系统的解调器输出软信息的优化方法
CN104079382A (zh) * 2014-07-25 2014-10-01 北京邮电大学 一种基于概率计算的极化码译码器和极化码译码方法
WO2015125341A1 (ja) * 2014-02-24 2015-08-27 三菱電機株式会社 軟判定値生成装置及び軟判定値生成方法
CN106209312A (zh) * 2016-07-06 2016-12-07 重庆邮电大学 一种利用软判决的循环码参数盲识别算法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110150143A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 Electronics And Telecommunications Research Institute Soft-decision demapping method for digital signal

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002054645A2 (en) * 2001-01-04 2002-07-11 Comsys Communication & Signal Processing Ltd. Soft decision output generator
WO2005043317A2 (en) * 2003-10-24 2005-05-12 Tyco Telecommunications (Us) Inc. System and method for adjusting soft decision thresholds in a soft-decision error correction system
CN101582699A (zh) * 2009-06-24 2009-11-18 重庆金美通信有限责任公司 用于两电平调制输入的Turbo和LDPC译码的软判决LLR计算方法
CN102013955A (zh) * 2010-11-24 2011-04-13 信源通科技（西安）有限公司 适合硬件实现的利用信道状态信息辅助软判决译码的方法
CN103746772A (zh) * 2013-12-27 2014-04-23 河海大学 Ldpc编码调制系统的解调器输出软信息的优化方法
WO2015125341A1 (ja) * 2014-02-24 2015-08-27 三菱電機株式会社 軟判定値生成装置及び軟判定値生成方法
CN104079382A (zh) * 2014-07-25 2014-10-01 北京邮电大学 一种基于概率计算的极化码译码器和极化码译码方法
CN106209312A (zh) * 2016-07-06 2016-12-07 重庆邮电大学 一种利用软判决的循环码参数盲识别算法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
数字电视传输系统LDPC译码算法研究;吴雪君;《中国优秀硕士学位论文电子期刊》;全文 *

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