CN1543077A - 软解调方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种软解调方法和装置。该软解调方法包括(a)计算用于从信道接收的码字预定量比特单元的部分和；(b)通过参考部分和计算译码表的每个项目值；(c)从译码表的所有项目的值中检测一个最大值，并使用检测到的最大值计算对数似然比(LLR)。因此，减少请求使用游程长度受限(RLL)码执行软解调处理的计算量和简化软编码处理是可能的。

Description

软解调方法和装置

本申请要求2003年1月7日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2003-5305的优先权，在此，将该申请完整地引入作为参考。

技术领域

本发明涉及数据译码，特别是涉及一种软解调方法和装置。

背景技术

在存在符号间干扰(ISI)的环境(例如高密度光记录媒质)中，数据是使用游程长度受限(RLL)码调制的。

当译码常规的RLL码时，诸如Viterbi编码器这样的信道解调器从经由信道输入其中的信号中检测码字，而RLL译码器通过参考译码表将码字译码成数据字。

近来，软解调和软译码器已经越来越多地用于各种目的。Viterbi译码器直接输出码字，该码字包括误差并且仅仅具有值“1”或“-1”。这种类型的调制称作硬解调。然而，在软解调中，软解调器接收信道信号并输出码字的概率值。换句话说，软解调器的输出具有模拟值，例如“0.8”或“-0.8”，包括具有值“1”或“-1”的码字概率。软解调器接收指示码字概率的数据并输出数据字的概率值。然后，诸如turbo编码器之类的软编码器接收来自软解调器的数据字的概率，并将码字编码成数据字。

需要软解调的turbo译码处理已经由Laura L.McPheters和Steven W.Mclaughlin在IEEE Transactions on Magnetics第38卷第一期第298-302页上的“Turbo-Coded Optical Recording Channels with DVD Minimum Mark Size”中讲解。

图1是常规的编码/解码装置的框图。参考图1，编码/解码装置100包括turbo/低密度奇偶校验码(LDPC)编码器110、调制器120、读/写器130、软解调器150和turbo/LDPC译码器160。

turbo/LDPC编码器110编码通过使用诸如LDPC编码方法或turbo编码方法等软编码方法输入其中的数据。

调制器120以预定的解调方式，例如使用RLL码，调制从turbo/LDPC编码器110输出的数据。

读/写器130在记录媒质140上记录已调制的数据或从记录媒质140上读取数据。

软解调器150接收来自读/写器130指示码字概率的数据，然后输出对应于数据字的每一个比特的概率值的对数似然比(LLR)。

在考虑了对应的数据已经被如何译码以后，turbo/LDPC译码器160对从软解调器150输出的数据执行软译码。此后，turbo/LDPC译码器160输出软译码数据。

软解调器150通过计算后验概率(APP)(d_k＝1)和APP(d_k＝0)得到LLR。

APP(d_k＝1)代表具有值“1”的解调数据的概率，而APP(d_k＝0)代表具有值“0”的解调数据的概率。APP(d_k＝1)和APP(d_k＝0)以随后的方式获得。假如用于确定数据字的码字包括N比特，则求和用于设置一比特数据字为1的每一码字的比特的(r_m-(2*c_m-1)²)(这里m＝1...，N)的值。简而言之，APP(d_k＝1)可以通过求和用于设置一比特数据字为1的每一码字的(r_m-(2*c_m-1)²)的指数值获得，其用下面的方程(1)示出。

$\mathrm{APP}(d_k=1)=\underset{j\∈s_1\left(k\right)}{\mathrm{\Σ}}\exp [r_m^j-{(2^{*}{c}_m^j-1)}^2]...\left(1\right)$

在方程(1)中，j指示第j个数据字具有值1。

同样，APP(d_k＝0)使用下面的方程(2)获得。

$\mathrm{APP}(d_k=0)=\underset{j{\∉s}_0\left(k\right)}{\mathrm{\Σ}}\exp [r_m^j-{(2^{*}{c}_m^j-1)}^2]...\left(2\right)$

LLR(d_k)通过取幂在具有值0的数据字d_k的第j比特的概率APP(d_k＝0)和具有值1的数据字d_k的第j比特的概率APP(d_k＝1)之间的比率而获得，这样的过程在下面的方程(3)中示出。LLR(d_k)是软解调器150的输出。

$\mathrm{LLR}\left(d_k\right)=\log \frac{(\mathrm{APP}\left(d_k\right)=1)}{(\mathrm{APP}\left(d_k\right)=0)}...\left(3\right)$

假如取幂在APP(d_k＝1)和APP(d_k＝0)之间的比太复杂，则LLR(d_k)可以通过从APP(d_k＝1)中减去APP(d_k＝0)获得。在这种方式下计算LLR(d_k)的软解调器150的结构在图2中描述。

参考图2，软解调器150包括译码表151、项目(entry)计算器152、最大值检测器153和LLR计算器154。在图3中描述了译码表151。

项目计算器152使用译码表的每一个项目执行关于输入编码信号410的预定计算。在下文中，预定计算将参照图4更充分地描述。特别是，项目计算器152使输入编码信号410的每一比特与项目420的每一个比特相关联。假如对应于输入编码信号410的给定比特的项目420的一个比特具有0值，则输入编码信号410的给定比特乘以-1。另一方面，假如对应于输入编码信号410的给定比特的项目420的一个比特具有值1，则输入编码信号410的给定比特乘以+1。项目计算器152在输入编码信号410的每个比特上执行这种类型的相乘，然后求和所有的相乘结果，从而获得预定计算的结果430。

例如，假设如图4所示，输入的编码信号410是“r₀r₁...r₁₇”，项目是“000101...100”。因为项目的第4、6、9、11、14和16比特具有值1，而项目420的其它比特具有值0，r₃，r₅，r₈，r₁₀，r₁₃和r₁₅乘以+1，而输入编码信号410的其它比特乘以-1。然后，求和相乘的结果。项目计算器152在输入编码信号410上执行的预定计算次数多达译码表151的项目数。

最大值检测器153从项目计算器152接收预定计算结果的次数多达译码表151的项目数，并从预定计算结果中检测出最大值。

LLR计算器154通过从关于“1”的最大值中减去关于“0”的最大值来计算LLR(d_k)，这样的处理在下面的方程(4)中示出。然后，LLR计算器154输出LLR(d_k)。

$\mathrm{LLR}\left(d_k\right)={\max }_{j\∈S_1\left(k\right)}[\underset{m=0}{\overset{t-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_m^j*2(c_m^j-1)]-{\max }_{j{\∈S}_0\left(k\right)}[\underset{m=0}{\overset{t-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_m^j*2(c_m^j-1)]...\left(4\right)$

LLR(d_k+1)可以通过仅仅把k+1代入方程(4)获得，示出在下面的方程(5)中。

$\mathrm{LLR}\left(d_{k+1}\right)={\max }_{j\∈S_1(k+1)}[\underset{m=0}{\overset{t-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_m^j*2(c_m^j-1)]-{\max }_{j\∈S_0(k+1)}[\underset{m=0}{\overset{t-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_m^j*2(c_m^j-1)]...\left(5\right)$

在方程(5)中，S₀(k+1)指示图3所示的译码表151的一组项目，而S₁(k+1)指示译码表的一组项目，其非常相似于译码表151。

假如软调制使用译码表151执行，所需的计算多达85000。这里，85000通过把使用译码表151每一个项目的比特相加和相减的总量也就是17和译码表151每一个项目的数量也就是5000相乘获得。

如上所述，在现有技术中，因为用于软解调的APP译码表的尺寸增加了，所以开始计算LLR的时间增加了，所以APP译码表变得非常复杂了。

发明内容

本发明提供一种软解调方法和装置，其可以减少在软解调中使用的译码表的复杂性和所需执行软解调的计算数量。

按照本发明的一个目的，提供一种软解调方法。该软解调方法包括：(a)计算从信道接收的码字每一个预定数量比特单元的部分和；(b)通过参考部分和计算译码表每一个项目值；和(c)从译码表的所有项目值中检测最大值，并使用检测到的最大值计算对数似然比(LLR)。

优选地，在步骤(a)，对于码字的每一个预定数量比特单元的部分和，使用参考项目计算，每一个参考项目包括译码表的每一项目的某些比特的组合。

优选地，步骤(b)包括：(b1)用于把译码表的每一项目划分成比特单元，每一个比特单元包括预定数量的比特；和(b2)通过累加对应于译码表每一项目比特单元的部分和，来计算译码表每一项目的值。

优选地，在步骤(b2)中，假如对应于译码表预定项目比特单元的部分和没有超过预定阈值，则不用计算预定的项目值。

按照本发明的另外一个目的，提供一种软解调装置。该软解调装置包括部分和计算器，其计算从信道接收的码字每一预定数量比特的部分和；项目计算器，其参照部分和计算译码表的每一项目值；最大值检测器，其从译码的所有项目值中检测出一个最大值；和对数似然比(LLR)计算器，其使用检测到的最大值计算一个LLR。

附图说明

通过参考附图，本发明的上述和其它的特定和优点通过详细地描述示例性实施例变得更清楚，其中：

图1是常规的数据编码/译码装置的示意性框图；

图2是图1的软解调器的框图；

图3是描述图2的译码表的实例的图表；

图4是描述图2的项目计算器的操作图；

图5是按照本发明优选实施例的软解调方法的流程图；

图6是按照本发明优选实施例的软解调装置的框图；

图7是描述图6的参考项目的实例的图；

图8是描述图6的部分和表的实例的图；

图9是另一个描述图6的部分和表的实例的图；

图10是再一个描述图6的部分和表的实例的图；

图11是按照本发明的另一个优选实施例的软解调方法的流程图；

图12是按照本发明的另一个优选实施例的软解调装置的框图。

具体实施方式

下文中，本发明将更充分的参照随后的附图进行描述，附图中显示了本

发明的优选实施例。

图5是按照本发明优选实施例的软解调方法的流程图。

参考图5，在步骤S510中，从信道接收包括18比特的编码信号。在步骤S520，使用参考项目计算所接收的编码信号的比特部分和。这里，参考项目是单元项目，每一个单元项目包括从构成译码表的每一个项目中选择的预定数量的比特。译码表的每一个项目(如图3中的译码表151)可以包括18比特。然而，译码表不具有象18比特组合的总数(也就是2¹⁸)那么多的项目。每一个项目包括5个单元项目(也就是5个参考项目)的组合。5个参考项目中的每一个都由3比特组成。五个参考项目是“000”、“001”、“010”、“100”和“101”。

在步骤S520，通过参考参考项目计算所接收的编码信号的每三个比特的部分和。例如关于所接收的编码信号前三个比特r₀、r₁和r₂的部分和，通过使用每一个参考项目“000”、“001”、“010”、“100”和“101”获得。结果，关于所接收的编码信号前三个比特r₀、r₁和r₂获得部分和-r₀-r₁-r₂、-r₀-r₁+r₂、-r₀+r₁-r₂、+r₀-r₁-r₂和+r₀-r₁+r₂。此后，对于所接收的编码信号接下来三个比特r₃、r₄和r₅，获得部分和-r₃-r₄-r₅、-r₃-r₄+r₅、-r₃+r₄-r₅、+r₃-r₄-r₅和+r₃-r₄+r₅。以这种方式，通过使用5个参考项目计算关于所接收的编码信号的剩余部分的部分和。

在步骤S530，通过使用关于所接收的信号的每三个比特的五个部分和计算每个项目值。换句话说，假如项目是“000 101 001 010 010 100”，搜索对应于该项目的每三个比特的部分和项目，然后求和。具体地说，项目的前三个比特(也就是“000”)对应于部分和项目-r₀-r₁-r₂，项目的接下来三个比特(也就是“101”)对应于部分和项目+r₃-r₄+r₅。以这种方式，项目的值可以通过检索以及求和对应于项目的每三个比特的部分和而获得。对译码表5000个项目的每一个执行步骤S530，从而获得5000个项目值。

在步骤S540中，检测5000个项目值中最大的项目值。在步骤S550中、使用检测到的最大值计算LLR然后输出。

在本发明中，其中译码表具有5000个项目，并提供6个部分和表，因而所需计算的总量为25060(＝5(部分和项目的数量)×6(部分和表的数量)×2(对于每一个项目所执行的计算数量)+5000(译码表项目的数量)×5(将为一个项目值的计算而求和的部分和数量))。

图6描述了按照本发明优选实施例的软解调装置600，其执行图5中的软解调方法。参考图6，软解调装置600包括参考项目单元610、部分和计算器620、部分和表630、项目计算器640、最大值检测器650、LLR计算器660和译码表670。

参考项目单元610包括五个参考项目“000”(611)、“001”(612)、“010”(613)、“100”(614)和“101”(615)。

部分和计算器620接收参考项目611到615和从信道读取的每三个比特的编码信号并使用接收的编码项目计算关于编码信号的每三个比特的部分和。例如，假设接收了编码信号的三个比特r₀、r₁和r₂，部分和-r₀-r₁-r₂、-r₀-r₁+r₂、-r₀+r₁-r₂、+r₀-r₁-r₂和+r₀-r₁+r₂通过分别把参考项目“000”(611)，“001”(612)，“010”(613)，“100”(614)和“101”(615)应用到编码信号的三个比特r₀、r₁和r₂而获得。

当用于编码信号的每三个比特使用参考项目进行部分和的计算完成后，部分和表630就形成了。部分和表630的一个例子在图8中描述。

参考图8，部分和表800包括6个子表810、820、830、840、850和860，并且子表810、820、830、840、850和860中的每一个都包括五个部分和。

项目计算器640通过使用部分和表630的部分和计算译码表670的项目值。例如，假如译码表的第一项目是“000 101 001 010 010 100”，则在部分和表630中搜索对应于第一项目的每三个比特的部分和，然后求和。

例如，第一项目的最初三个比特“000”对应于部分和项目811(也就是-r₀-r₁-r₂)，而第一项目的下三个比特“101”对应于部分和项目825(也就是+r₃-r₄+r₅)。以这种方式，在部分和表820中搜索关于剩余第一项目的部分和。

关于第一项目的每三个比特的部分和在下面的表中示出。

表1

译码表项目的比特	部分和
		000	-r0-r1-r2
101	+r3-r4+r5
		001	+r6-r7+r8
010	+r9-r10+r11
		010	+r12-r13+r14
100	+r15-r16+r17

关于第一项目的每三个比特的部分和求和的结果是第一项目的值。项目计算器640在上述描述的方式下计算译码表670的5000个项目的值。

最大值检测器650检测通过计算器640获得的5000个项目值中的最大值。

LLR计算器660使用最大值检测器650检测到的最大值计算LLR。

图9描述了部分和表630的另一个实例。

参考图9，部分和表900包括子表910，其集成了部分和表800的子表810和820；子表920，其集成了子表830和840；和子表930，其集成了子表850和860。每一个子表910、920和930都包括25(5×5)个项目。

在使用部分和表900计算译码表670的项目值的情况下，所需计算的总量总计为10135(＝30×2(请求形成部分和表800从810到860六个子表的计算量)+3×25(请求形成部分和表900的子表920到940的计算量)+5000×2(请求计算译码表670的5000个项目值的计算量))。

图10描述了部分和表630的另一个实例。参考图10，部分和表1000包括子表1010，其集成了部分和表800的子表810、820、830；和子表1020，其集成了子表840、850、860。因此，每一个子表1010和1020都包括125(5×5×5)个项目。

在使用部分和表1000计算译码表670的项目值的情况下，所需计算的总量总计为5310(＝30×2(请求形成部分和表800从810到860六个子表的计算量)+2×125(请求形成部分和表1000的子表1010到1020的计算量)+5000×1(请求计算译码表670的5000个项目值的计算量))。

图11是按照本发明的另一个优选实施例的软解调方法。在优选实施例中，假如译码表670的每个项目的部分和没有达到预定值(也就是阈值)，则忽略部分和而不求和以计算译码表670的项目值。因此减少所需的计算量是可能的。

例如，假设设置阈值为0，译码表670的第一项目是“000 101 001 010 010100”，则图6的部分和表630，象图10的部分和表1000那样分成两个子表1010和1020。部分和项目r₁+r₂+r₃+r₄+r₅+r₆+r₇+r₈在第一子表1010中搜索用于第一项目的最初九比特，而部分和表r₉+r₁₀+r₁₁+r₁₂+r₁₃+r₁₄+r₁₅+r₁₆在第二子表1020中搜索用于第一项目剩下的比特。假如至少一个部分和小于阈值(也就是0)，则忽略部分和而不求和以计算第一项目值，然后，计算译码表670的第二项目值的过程被执行。换句话说，假如需要计算预定项目值的部分和具有小于阈值的一个值，则不用计算预定的项目值。按照信道状态，阈值可以被设置为除0之外的一个值。假如没有部分和项目超过门限值，则译码表670的每一项目值的计算将使用设置较低的门限值再一次执行。

参考图11，在步骤S1110从信道接收一个编码信号。

在步骤S1120，部分和使用参考项目计算。步骤S1120与图5的步骤S520相同。

在步骤S1130，它确定是否在步骤S1120中计算的部分和超过一个预定的阈值。

在步骤S1140，假如每一部分和没有超过预定的阈值，则可以忽略部分和。否则，译码表的一个项目值可以通过求和部分和来计算。

在步骤S1150，检测译码表的所有项目值中的最大值。

在步骤S1160，使用在步骤S1150中检测到的最大值计算LLR，然后输出。

在本发明中，假如译码表每一项目的部分和没有达到预定值(也就是阈值)，则忽略部分和而不求和以计算译码表的项目值。因此，减少所需的计算量是可能的。

图12是按照本发明的另一个优选实施例的软解调装置1200的框图，其执行图11的软解调方法。参考图12，软解调装置1200包括参考项目1210、部分和计算器1220、部分和表1230、阈值确定器1240、项目计算器1250、最大值检测器1260、LLR计算器1270和译码表1280。

图12的软解调装置1200除了包括阈值确定器以外，与图6的软解调装置相同。

换句话说，类似于图7的参考项目单元610的参考项目单元1210包括参考项目“000”，“001”，“010”，“100”和“101”。部分和计算器1220通过参考参考项目单元1210的参考项目计算部分和。部分和表1230存储部分和计算器1220计算的部分和。

项目计算器1250从部分和表1230中检索对应于预定项目的部分和。然后，阈值确定单元确定是否项目计算器1250检索的部分和超过预定阈值。

假如对应于预定项目的部分和超过了预定的阈值，则项目计算器1250通过求和部分和计算预定的项目值。否则，丢弃部分和，然后不计算预定的项目值，而计算下一个项目值。

简而言之，在本发明中，不太可能被检测作为最大值的部分和项目将被丢弃，同时，不用计算相应的项目值。因此，减少所需的计算量是可能的。

按照本发明，减少请求使用游程长度受限(RLL)码执行软解调处理的计算量和简化软编码处理是可能的。

Claims (10)

1.一种软解调方法，包括：

(a)计算关于从信道接收的码字的预定数量比特单元的部分和；

(b)通过参考该部分和计算译码表的每个项目的值；和

(c)从译码表的所有项目的值中检测一个最大值，和使用检测到的最大值计算对数似然比(LLR)。

2.按照权利要求1的软解调方法，其中在步骤(a)中，码字的预定数量比特单元的部分和通过使用参考项目计算，并且每一个参考项目包括译码表的每个项目的某些比特的组合。

3.按照权利要求1的软解调方法，其中步骤(b)包括：

(b1)把译码表的每个项目划分成比特单元，每个比特单元都包括预定数量的比特；和

(b2)通过求出对应于译码表每个项目的比特单元的部分和，计算译码表每个项目的值。

4.按照权利要求3的软解调方法，其中每个比特单元包括3比特、6比特或9比特。

5.按照权利要求2的软解调方法，其中参考项目是“000”、“001”、“010”、“100”和“101”。

6.按照权利要求3的软解调方法，其中在步骤(b2)中，假如对应于译码表预定项目比特单元的部分和没有超过预定阈值，则不用计算预定的项目值。

7.一种软解调装置，包括：

部分和计算器，其计算从信道接收的码字预定量比特单元的部分和；

项目计算器，其通过参考部分和计算译码表的每个项目值；

最大值检测器，其从译码表的所有项目值中检测最大值；和

对数似然比(LLR)计算器，其使用检测到的最大值计算LLR。

8.按照权利要求7的软解调装置，其中部分和计算器通过使用参考项目计算码字预定量比特单元的部分和，并且每一个参考项目包括译码表的每个项目的某些比特的组合。

9.按照权利要求7的软解调装置，其中项目计算器把译码表的每个项目划分成比特单元，每个比特单元都包括预定数量的比特，然后通过求出对应于译码表每个项目的比特单元的部分和。

10.按照权利要求7的软解调装置，进一步包括：

阈值确定器，其确定是否对应于译码表每个项目的比特单元的部分和超过了预定的阈值，

其中假如对应于译码表每个项目的比特单元的部分和没有超过预定的阈值，则项目计算器不计算预定的项目值。

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