DE69930467T2 - Iterative Demodulation und Dekodierungeines Mehrpegel-Signals - Google Patents

Iterative Demodulation und Dekodierungeines Mehrpegel-Signals Download PDF

Info

Publication number
DE69930467T2
DE69930467T2 DE69930467T DE69930467T DE69930467T2 DE 69930467 T2 DE69930467 T2 DE 69930467T2 DE 69930467 T DE69930467 T DE 69930467T DE 69930467 T DE69930467 T DE 69930467T DE 69930467 T2 DE69930467 T2 DE 69930467T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
decoding
bit
input
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69930467T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69930467D1 (de
Inventor
Stephan Ten Brink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agere Systems LLC
Original Assignee
Agere Systems LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agere Systems LLC filed Critical Agere Systems LLC
Application granted granted Critical
Publication of DE69930467D1 publication Critical patent/DE69930467D1/de
Publication of DE69930467T2 publication Critical patent/DE69930467T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0045Arrangements at the receiver end
    • H04L1/0047Decoding adapted to other signal detection operation
    • H04L1/005Iterative decoding, including iteration between signal detection and decoding operation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/25Error detection or forward error correction by signal space coding, i.e. adding redundancy in the signal constellation, e.g. Trellis Coded Modulation [TCM]
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/27Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes using interleaving techniques
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/29Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes combining two or more codes or code structures, e.g. product codes, generalised product codes, concatenated codes, inner and outer codes
    • H03M13/2957Turbo codes and decoding
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/63Joint error correction and other techniques
    • H03M13/6325Error control coding in combination with demodulation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0059Convolutional codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0064Concatenated codes
    • H04L1/0065Serial concatenated codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0071Use of interleaving
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03178Arrangements involving sequence estimation techniques
    • H04L25/03248Arrangements for operating in conjunction with other apparatus
    • H04L25/03286Arrangements for operating in conjunction with other apparatus with channel-decoding circuitry

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft das iterative Dekodieren von Signalen in einem Empfänger, zum Beispiel in einer Basisstation eines digitalen Funkkommunikationssystems.
  • Iterative Dekodier-Algorithmen sind ein zentrales Forschungsgebiet der digitalen Kommunikation geworden. Das zuerst entdeckte und immer noch populärste Kodierschema, welches sich für die iterative Dekodierung eignet, ist die parallele Verkettung von zwei rekursiven systematischen Faltungs-Codes, auch als "Turbo Codes" bezeichnet. Das grundlegende "Turbo-Prinzip" ist in allgemeinerer Fassung anwendbar auf andere Algorithmen, die auf dem Gebiet der modernen digitalen Kommunikation verwendet werden, wobei in den vergangenen einigen Jahren andere Anwendungen für das "Turbo-Prinzip" aufgefunden wurden.
  • Die Kanalkodierung wird dazu eingesetzt, das gesendete digitale Informationssignal unempfindlicher gegenüber Rauschen zu machen. Zu diesem Zweck wird die Informations-Bitfolge auf der Seite des Senders durch einen Kanalkodierer kodiert und wird im Empfänger von einem Kanaldekodierer dekodiert. In dem Kodierer wird der Informations-Bitfolge redundante Information hinzugefügt, um im Dekodierer eine Fehlerkorrektur zu erleichtern. Beispielsweise wird in einem systematischen Kanalkodierschema die redundante Information der Informations-Bitfolge in Form zusätzlicher eingefügter "kodierter" Bits hinzugefügt. In einem nicht-systematischen Kodierschema sind die abgehenden Bits sämtlich kodierte Bits, es handelt sich nicht mehr um irgendwelche "nackten" Informations-Bits. Die Anzahl der ankommenden Bits (Informations-Bits) am Kodierer ist geringer als die Anzahl der abgehenden Bits (die Informations-Bits zuzüglich eingefügter kodierter Bits oder sämtliche kodierten Bits). Das Verhältnis der ankommenden/abgehenden Bits wird als die "Code-Rate R" (typischerweise R = 1:2) bezeichnet.
  • Neueste Verbesserungen unter Verwendung des "Turbo-Prinzips" haben gezeigt, dass in digitalen Kommunikationssystemen mit mehreren Benutzern, die in Funkverbindung mit einem Empfänger stehen, eine Qualitätsverbesserung des deko dierten Signals dadurch erreicht werden kann, dass die empfangenen Daten iterativen Dekodierschritten unterzogen werden. Insbesondere diskutiert "Iterative Equalization and Decoding in Mobile Communication Systems" von Baunch, Khorram und Hagenauer, EPMCC'97, Seiten 307–312, Oktober 1997, Bonn, Deutschland, die Anwendung des Turbo-Prinzips auf iterative Dekodierung kodierter Daten, die über einen Mobilfunkkanal übertragen wurden.
  • Um für das iterative Dekodieren geeignet zu sein, muss ein übertragenes Signal durch mindestens zwei verknüpfte Codes kodiert sein, entweder seriell oder parallel verknüpft.
  • 1 zeigt ein seriell verknüpftes Kodierschema: Das Senden erfolgt auf blockweiser Basis. Das Binärsignal von der digitalen Quelle wird zunächst von einem äußeren Kodierer kodiert und gelangt dann durch einen Verschachtler, der die Reihenfolge der ankommenden Bit-Symbole ändert, um ein Signal zu erhalten, welches für die nachfolgenden Verarbeitungsstufen mehr zufällig erscheint. Nach dem Verschachtler wird das Signal ein zweites Mal von einem "inneren Kodierer" kodiert. Dementsprechend wird im Empfänger das Signal zunächst von dem inneren Dekodierer in einem ersten Dekodierschritt dekodiert, entschachtelt und in einem zweiten Dekodierschritt dann von dem äußeren Dekodierer dekodiert. Von dem äußeren Dekodierer werden weiche Entscheidungswerte zurückgeführt als zusätzliche "a priori"-Eingangsgröße an den inneren Dekodierer. Die weichen Entscheidungswerte liefern Information über die Zuverlässigkeit der harten Entscheidungswerte. Bei der erste Iteration wird der Dekodierschritt wiederholt, und die weichen Entscheidungswerte dienen als Eingangswerte für den ersten und den zweiten Dekodierer.
  • Das iterative Dekodieren einer speziellen gesendeten Sequenz wird angehalten gemäß einem beliebigen Abschlusskriterium, zum Beispiel nach einer festen Anzahl von Interationen oder bis eine gewisse Bit-Fehlerrate erreicht ist. Es sei angemerkt, dass der in den inneren Dekodierer eingegebene weiche "a priori"-Wert für den ersten Dekodiervorgang der gesendeten Bitfolge ("die 0-te Iteration") auf Null gesetzt wird.
  • Die inneren und äußeren Binär-Codes können von beliebigem Typ sein: Systematisch oder nicht-systematisch, Block- oder Faltungs-Codes. Ein einfaches Zuordnen (beispielsweise antipodisch oder binäre Phasenumtastung) erfolgt innerhalb des Senders (hinter dem inneren Kodierer), und in dem Empfänger (hinter dem inneren Kodierer) erfolgt ein einfaches Rückzuordnen, obschon dies der Deutlichkeit halber in 1 nicht dargestellt ist. 1 zeigt außerdem ein Einzelanwender-Szenario, obschon die Anwendung geeigneten Multiplexens für ein passendes Mehrfachbenutzersystem sorgt.
  • Empfängerseitig sind die beiden Dekodierer so genannte Soft-In-/Soft-Out-Dekodierer (SISO-Dekodierer). Ein Soft-Wert oder weicher Wert repräsentiert die Zuverlässigkeit der Bit-Entscheidung bezüglich des betreffenden Bit-Symbols (also ob eine 0 oder eine 1 gesendet wurde). Ein Soft-In-Dekodierer akzeptiert weiche Zuverlässigkeitswerte für die ankommenden Bit-Symbole. Ein Soft-Out-Dekodierer liefert weiche Zuverlässigkeits-Ausgangswerte bezüglich der abgehenden Bit-Symbole. Die Soft-Out-Zuverlässigkeitswerte sind üblicherweise genauer als die Soft-In-Zuverlässigkeitswerte, da sie während des Dekodiervorgangs verbessert werden, basierend auf der redundanten Information, die bei jedem Kodierschritt senderseitig hinzugefügt wird. Die beste Leistung wird von einem SISO-Dekodierer erreicht, der den auf den jeweiligen Kanal-Code zugeschnittenen A-Posteriori-Wahrscheinlichkeitsrechner (APP; A Posteriori Probability) darstellt. Es gibt mehrere schnellere, allerdings nicht-optimale Algorithmen, beispielsweise den SOVA (Soft Output Viterbi algorithm).
  • In der speziellen Anwendung eines mobilen Kommunikationssystems können der Kanalkodierer und der Inter-Symbol-Störungskanal (ISI) betrachtet werden als ein seriell verknüpftes Kodierschema, bei dem der Kanalkodierer als äußerer Kodierer und der ISI-Kanal als innerer, zeitlich variierender Faltungskodierer mit der Rate 1 fungiert. Auf diese Weise ist die iterative Dekodierung insbesondere möglich für die Anwendung bei der Europäischen Digitalen Funk-Zellularnorm (European Wireless Digital Cellular Standard) "GSM", wobei der Entzerrer den inneren Dekodierschritt und der Dekodierer den äußeren Dekodierschritt ausführt. Dort wo schlechte Übertragungskanalbedingungen herrschen (geringer Rauschabstand (SNR), Schwund, Mehrfachwege-Ausbreitung etc.) lässt sich eine Verbesserung der Bit-Fehlerrate (BER; Bit Error Rate) durch den Schritt iterativen Dekodierens erzielen, bis ein BER-Mindestwert erreicht ist. Das von einer Basisstation empfangene Signal wird entzerrt, um weiche Entscheidungswerte für die empfangenen kodierten Bits zu erhalten.
  • Das mehrmalige Wiederholen des Dekodierschritts kann die BER des empfangenen Signals verbessern. Allerdings verbraucht jeder iterative Dekodierschritt Ressourcen, so zum Beispiel Speicherraum, Rechenzeit, und er bindet Spezial-ASICs (Application Specific Integrated Circuits; anwendungsspezifisch integrierte Schaltkreise). In einer praxisüblichen Basisstation ist die Anzahl von parallel zu dekodierenden Signalen beschränkt durch die Anzahl von verfügbaren Signalverarbeitungs-Einheiten (SPU). Die Bereitstellung von Hardware für die iterative Dekodierung, so zum Beispiel von digitalen Signalprozessoren (DSPs) sowie Software für jede SPU bedeutet beträchtliche Zusatzkosten sowie Komplexität der Basisstation.
  • Bei der mehrstufigen Modulation werden N-Bits (Bit-Symbole) gruppenweise im Sender zusammengefasst, um ein "zugeordnetes Symbol" oder "abgebildetes Symbol" zu bilden (auch kurz als "Symbol") bezeichnet. Dieses Symbol lässt sich in einem realen oder komplexen Signalraum abbilden (zuordnen), (das heißt, auf die reale Achse oder in die komplexe Ebene). Der Abbildungsvorgang ordnet in einfacher Weise das nicht-zugeordnete Symbol (N-Bits, Wert von 0, ..., 2N – 1) einem diskreten Amplitudenwert für die Puls-Amplituden-Modulation (PAM), einem diskreten Phasenwert für die Phasenumtastung (PSK), einem diskreten Signalpunkt in der komplexen Ebene für die Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM) oder irgend einer Kombination aus PAM, QAM und PSK zu. Typischerweise wird von einer Gray-Code-Umsetzung Gebrauch gemacht, bei der benachbarte Signalpunkte voneinander exakt in einer binären Zifferstelle abweichen. Im Allgemeinen kann diese Abbildung oder Zuordnung von beliebiger Art sein.
  • Im Empfänger sind die ankommenden Symbole durch Rauschen beeinträchtigt. Der harte Entscheidungs-Rückzuordnungsvorgang ordnet das ankommende Symbol dem nächsten Signalpunkt im Signalraum zu (dem Signalpunkt mit dem kleinsten euklidischen Abstand im realen oder komplexen Signalraum) zu und nimmt zum Beispiel das betreffende Gray-kodierte Kodewort als die harten Entscheidungswerte (0,1) für die N-Bits pro abgebildetem Symbol.
  • Wenn allerdings die mehrstufige Modulation in Verbindung mit der Kanalkodierung und der weichen Kanal-Dekodierung (das heißt, einem Soft-Input-Dekodierer) verwendet wird, so berechnet der Rückzuordnungsvorgang vorzugsweise weiche Zuverlässigkeits- oder Vertrauenswerte als Eingangsgrößen für den Kanal-Dekodierer. Aus Gründen der Einfachheit wird der Begriff "mehrstufige Modulation" verwendet, wenn es um PAM-, PSK- und QAM-Modulation geht, wobei für die PAM "Mehrfach-Amplitudenwert", für die PSK "Mehrfach-Phasenwert" und für die QAM "Mehrfach-Signalpunkte" gemeint sind.
  • Der Leser wird verwiesen auf European Transactions on Telecommunications (01-03-1998), Vol. 9, Nr. 2, Seiten 155–172, S. Benedetto et al., "Soft-Input Soft-Output Modules for the Construction and Distributed Iterative Decoding of Code Networks" (XP752554); IEEE Communications Letters, 01-11-1997, Vol. 1, Nr. 6, Seiten 169–171, Xiadong et al., "Bit-Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding" und (XP2060630): Proceedings of European Personal and Mobile Communications Conference, 30-09-1997, Seiten 307–312, G. Bauch et al., "Iterative Equalization and Decoding in Mobile Communications Systems".
  • Der Artikel "Bit-Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding" von Xiadong et al. zeigt eine iterative Dekodiermethode unter Verwendung einer harten Entscheidungsrückführung für die bit-verschachtelte kodierte Modulation.
  • Der Artikel "Iterative Equalization and Decoding in Mobile Communications Systems" von Bauch et al. zeigt ein Verfahren zum Reduzieren von Intersymbolstörung durch Verwendung iterativer Entzerrung.
  • "Iterative ("TURBO") Decoding of Systematic Convolutional Codes with the MAP and SOVA Algorithms" von Hagenauer et al. offenbart eine Struktur zum iterativen Dekodieren, in der der Dekodierer die Soft-Eingangswerte empfängt und Soft-Ausgangswerte abgibt, die einen "extrinsischen" Wert aufweisen, der als A-Priori-Wert für die nächste Iteration benutzt werden kann.
  • "Joint Detection and Decoding by Turbo processing for Fading Channel Communications" von Lodge et al. zeigt eine allgemeine Struktur für einen bitweisen MAP-Empfänger.
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der Erfindung sind durch den Anspruch 1 bzw. den Anspruch 2 definiert.
  • Jeder Benutzer in einem mobilen Kommunikationssystem kann auf Grund voneinander verschiedener Kommunikationsdienste eine andere Dienstqualitätsanforderung (QoS; Quality of Service) haben, das heißt, verschiedene BER- und Latenzzeit-Beschränkungen. Zum Beispiel besitzt die Sprachübertragung die geringsten BER-Anforderungen (das heißt, sie kann zahlreiche Bit-Fehler tolerieren) bei gleichzeitig höchsten Latenzzeit-Beschränkungen (das heißt, sie kann keine längeren Verzögerungen bei Zweiwege-Gesprächen tolerieren); die visuelle Kommunikation hat einen höheren BER-Bedarf und hohe Latenzzeit-Beschränkungen; die Datenübertragung (zum Beispiel das drahtlose Browsen im Internet) besitzt höchste BER-Anforderungen und geringste Latenzzeit-Beschränkungen. Jeder Anwender kommuniziert mit der Basisstation bei unterschiedlicher Signalqualität (SNR), anderer Mehrwege-Ausbreitung und Schwund auf Grund unterschiedlicher Abstände von der Basisstation, Ausbreitungsumgebung und im Fall von mobiler Kommunikation, Übertragungsgeschwindigkeit.
  • Der Abbildungs- oder Zuordnungsvorgang selbst fügt dem Signal keine Redundanz hinzu (im Gegensatz zu dem inneren Kodierer bei "klassischen" seriell verknüpften Kodierschemata), fügt allerdings dem Signal Speichereigenschaft hinzu, indem mehrere Bit-Symbole zur Erzeugung eines abgebildeten Symbols gruppiert werden.
  • Der Rückabbildner oder Rückzuordner ist eine weiche Rückzuordnungseinrichtung, die modifiziert wurde, um von dem Dekodierer erhaltene A-priori-Information zu akzeptieren. Der Dekodierer ist ein Kanal-Dekodierer, wobei es sich um einen beliebigen SISO-Dekodierer handeln kann (optimaler APP oder ein anderer nicht-optimaler Algorithmus, beispielsweise SOVA). Das iterative Rückzuordnen und Dekodieren lässt sich mithin betrachten als ein seriell verknüpftes, iteratives Dekodierschema, bei dem der innere Dekodierer ersetzt wird durch eine weiche Rückzuordnungseinrichtung. Das iterative Rückzuordnen und Dekodieren wird beendet durch ein beliebiges Abschlusskriterium (zum Beispiel nach einer festen Anzahl von Iterationen oder dann, wenn eine gewisse Bit-Fehlerrate erreicht ist).
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung an Hand des Beispiels eines mobilen zellularen Kommunikationssystems und unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Sender und einen Empfänger, die von einem seriell verknüpften Kodierschema Gebrauch machen;
  • 2 ein Sender- und Empfängersystem gemäß der Erfindung;
  • 3 eine Signalkonstellation für ein vierstufiges PAM-Schema;
  • 4 eine Signalkonstellation für eine rechteckige 16-Punkt-QAM im komplexen Signalraum;
  • 5 eine Signalkonstellation für die achtstufige PSK im komplexen Signalraum;
  • 6 eine Signalkonstellation für ein beliebige Kombination von PAM, PSK und rechteckiger QAM, auch als QAM bezeichnet.
  • Im Sender wird das binäre Zufallssignal einer Faltungskodierung unterzogen und wird in einen Verschachtler eingegeben, der die Bit-Symbole verschachtelt. (Es kann jeder Kanalcode verwendet werden, wobei hier als Beispiel nicht-systematische Faltungscode verwendet werden). Nach dem Verschachtler werden N Bits zu Gruppen zusammengefasst und abgebildet auf eine komplexe Signalkonstel lation, entsprechend dem angewendeten Modulationsschema (PAM, PSK, QAM, gemäß den 1 bis 6, wobei der I-Kanal für den Realteil und der Q-Kanal für den Imaginärteil des Signals steht). Die bevorzugte Codewort-Zuordnung (auch als "Abbildung" bezeichnet) ist die Gray-Kodierung gemäß den 3 bis 6, bei der benachbarte Signalpunkte sich voneinander nur in einer Binärstelle unterscheiden. Die Gray-Kodierung wird lediglich als Beispiel angeführt, möglich ist auch die Verwendung einer anderen Zuordnung, beispielsweise die Anti-Gray-Kodierung.
  • In dem Kanal werden die Symbole durch additives Rauschen oder eine andere Form von Rauschen verzerrt.
  • Im Empfänger werden die Kanalsymbole durch eine Log-Wahrscheinlichkeitsverhältnis-Berechnung für jedes der N Gray-kodierten Bits pro Symbol rückzugeordnet und entgruppiert. Die Log-Wahrscheinlichkeitsverhältnis-Werte "weiche Werte" werden entschachtelt und in den A-Posteriori-Wahrscheinlichkeitsrechner (APP) eingegeben. (Es kann auch irgendein anderer SISO-Dekodierer verwendet werden). Nach der Dekodierung stehen die Schätzwerte für die gesendeten Informations-Bits am Ausgang der harten Entscheidungseinrichtung zur Verfügung, wobei das Vorzeichen der APP-Soft-Ausgangswerte für die Informations-Bits hergenommen wird.
  • In dem iterativen Rückzuordnungs-Dekodierpfad gelangt die "extrinsische Information" durch den Bit-Verschachtler und wird als A-Priori-Kenntnis zu der Soft-Rückzuordnungseinrichtung zurückgeleitet. Die "extrinsische" Information entspricht der Differenz zwischen dem Soft-Eingangs-Wert und dem Soft-Ausgangs-Wert am Dekodierer und stellt eine neue, statistisch unabhängige Information (zumindest für die erste Iteration) dar, die durch den Dekodiervorgang gewonnen wird.
  • Das komplexe Kanalsymbol z am Empfänger lässt sich betrachten als angepasste Filter-Ausgangsgröße. Es beinhaltet N kodierte Bits. Da der SISO-Dekodierer eine Soft-Eingabe-Verarbeitung aufweist, extrahiert die Rückzuordnungseinrichtung einen weichen Wert (Soft-Wert) für jedes Bit x0, ..., xN-1, zur weiteren Deko dierung im SISO-Dekodierer. Dieser weiche Wert für jedes der N Bits pro Symbol ist das Log-Wahrscheinlichkeitsverhältnis (der L-Wert) des am angepassten Filterausgang z konditionierten betreffenden Bits. Der Absolutwert des L-Werts kennzeichnet die Zuverlässigkeit der Bit-Entscheidung.
  • Der volle Term der L-Wert-Berechnung für das Bit xk besteht aus einem additiven "A-Priori-L-Wert" für das Bit xk und einen Bruch-Term, in welchem die A-Priori-L-Werte der übrigen Bits xj; j = 0 ... N – 1, j ≠ k enthalten sind.
  • Die A-Priori-L-Werte der Bits x0, ..., xN-1, werden von dem SISO-Dekodierer als Eingangsgrößen für die Soft-Rückzuordnungseinrichtung bereitgestellt.
  • Simulationen zeigen, dass die beste Leistung der iterativen Soft-Rückzuordnung und -Dekodierung dann erreicht wird, wenn der additive A-Priori-L-Wert für das Bit xk aus dem vollen Term für den L-Wert des Bits xk herausgelassen wird, und wenn A-priori-L-Werte für die übrigen Bits xj; j = 0 ... N – 1, j ≠ k in der Berechnung des L-Werts für das Bit xk berücksichtigt werden. Dies ist in 2 durch die Subtraktion nach der Rückzuordnungseinrichtung angedeutet: Die von dem SISO-Dekodierer kommenden A-Priori-Werte werden vom Ausgangswert der Log-Wahrscheinlichkeitsverhältnis-Berechnung des betreffenden Bits in der Rückzuordnungseinrichtung subtrahiert. Die dem Entschachtler zugeführte Information lässt sich mithin betrachten als die "extrinsiche Information" der Rückzuordnungseinrichtung (im Gegensatz zu der von dem SISO-Dekodierer kommenden extrinsischen Information).
  • Man beachte, dass die Berechnung des L-Werts sowohl eine weiche Rückzuordnung als auch eine Entgruppierung der N-Bits pro Symbol bedeutet (nicht zwei getrennte Operationen, wie 2 möglicherweise suggeriert).
  • Das iterative weiche Rückzuordnen und Dekodieren reduziert die Bit-Fehlerrate von herkömmlichen mehrstufigen Modulationsschemata, die von der direkten Kanal-Kodierung Gebrauch machen. Zahlreiche moderne digitale Kommunikationssysteme, die eine einfache Kanal-Kodierung und mehrstufige Modulation verwenden, lassen sich verbessern, indem die Empfangsschaltung in der Weise abgeändert wird, dass sie eine weiche Rückzuordnungseinrichtung, welche A-Priori-Information akzeptiert, und einen SISO-Dekodierer als Kanal-Dekodierer enthält.
  • Anwendungsgebiete sind mehrstufige Modulationsschemata mit N-Bits pro Symbol, wobei N > 1 für PAM, PSK und QAM, wobei für die PSK und QAM mit N = 2 eine Anti-Gray-Zuordnung anzuwenden ist.
  • Wichtig ist die Anmerkung, dass der Verschachtler ein Bit-Symbol-Verschachtler ist, der das Symbol auf Bit-Niveau verschachtelt. Wenn es mindestens einen Bit-Symbol-Verschachtler zwischen Kodierer und Abbildner gibt, können andere Systeme verwendet werden, die sowohl Bit-Symbol- als auch "n-Bit"-Symbol-Verschachtler in serieller Verknüpfung zwischen Kodierer und Symbol-Abbildner verwenden.

Claims (2)

  1. Verfahren zum iterativen Dekodieren eines gemultiplexten mehrstufigen modulierten Signals, umfassend die Schritte: Demultiplexen des gemultiplexten mehrstufigen modulierten Signals zur Bildung eines mehrstufigen modulierten Signals; Rückzuordnen des mehrstufigen modulierten Signals; bitweises Entschachteln des rückzugeordneten Signals; Dekodieren des entschachtelten Signals; Verschachteln der Differenz zwischen dem entschachtelten Signal und der Ausgangsgröße des Dekodierschritts; Iterieren des Rückzuordnungs-Schritts, des Entschachtelungs-Schritts und des Dekodier-Schritts, wobei: der Dekodier-Schritt Werte mit weicher Verlässlichkeit erzeugt, repräsentativ für das dekodierte Signal; der iterierte Rückzuordnungs-Schritt das bit-verschachtelte Differenzsignal des vorhergehenden Dekodier-Schritts rückzuordnet; die Schritte des Rückzuordnens, Entschachtelns und Dekodierens solange iteriert werden, bis eine vorbestimmte Bitfehlerrate erreicht ist; und das Signal einer Anti-Gray-Kodierung unterzogen wird.
  2. Vorrichtung zum iterativen Dekodieren eines gemultiplexten mehrstufigen modulierten Signals, umfassend: Einen Demultiplexer zum Demultiplexen von Multiplex-Signalen, mit einem Eingang zum Empfangen des gemultiplexten mehrstufigen modulierten Signals und mit einem Ausgang zum Erzeugen eines mehrstufigen modulierten Signals; einen Rückzuordner mit einem ersten Eingang zum Empfangen des mehrstufigen modulierten Signals und mit einem Ausgang zum Erzeugen eines rückzugeordneten Signals; einen Bit-Entschachtler mit einem Eingang zum Empfangen des rückzugeordneten Signals und einem Ausgang zum Erzeugen eines rückzugeordneten und entschachtelten Signals; einen Dekodierer mit einem Eingang zum Empfangen des entschachtelten Signals und mit einem Ausgang zum Erzeugen eines dekodierten Signals; einen Bit-Verschachtler mit einem Eingang zum Empfangen der Differenz zwischen dem entschachtelten Signal und dem dekodierten Signal und mit einem Ausgang zum Erzeugen eines bit-verschachtelten Differenzsignals; wobei der Rückzuordner einen zweiten Eingang zum Empfangen des Bitverschachtelten Differenzsignals besitzt und der Dekodierer Werte mit weicher Zuverlässigkeit erzeugt, repräsentativ für das dekodierte Signal; der Rückzuordner, der Bit-Entschachtler und der Dekodierer dazu ausgebildet sind, Schritte des Rückzuordnens, des bit-Entschachtelns und des Dekodierens eines mehrstufigen modulierten Signals solange zu iterieren, bis eine vorbestimmte Bit-Fehlerrate erreicht ist; und wobei das Signal einer Anti-Gray-Kodierung unterzogen wird.
DE69930467T 1998-04-03 1999-01-19 Iterative Demodulation und Dekodierungeines Mehrpegel-Signals Expired - Lifetime DE69930467T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98302653 1998-04-03
EP98302653 1998-04-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69930467D1 DE69930467D1 (de) 2006-05-11
DE69930467T2 true DE69930467T2 (de) 2006-12-07

Family

ID=8234759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69930467T Expired - Lifetime DE69930467T2 (de) 1998-04-03 1999-01-19 Iterative Demodulation und Dekodierungeines Mehrpegel-Signals

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6353911B1 (de)
EP (1) EP0948140B1 (de)
JP (1) JP3662766B2 (de)
KR (1) KR100403230B1 (de)
CN (1) CN1140059C (de)
AU (1) AU721048B2 (de)
BR (1) BR9901231A (de)
CA (1) CA2266108C (de)
DE (1) DE69930467T2 (de)
ES (1) ES2259227T3 (de)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7180955B2 (en) 2000-08-22 2007-02-20 Texas Instruments Incorporated Parallel concatenated trellis-coded modulation with asymmetric signal mapping
US6226318B1 (en) * 1998-03-31 2001-05-01 Zenith Electronics Corporation Detection of code vectors in single frequency, multiple transmitter networks
US6732328B1 (en) * 1999-07-12 2004-05-04 Maxtor Corporation Two stage detector having viterbi detector matched to a channel and post processor matched to a channel code
US6891897B1 (en) * 1999-07-23 2005-05-10 Nortel Networks Limited Space-time coding and channel estimation scheme, arrangement and method
GB2354676B (en) * 1999-09-20 2001-10-10 Lucent Technologies Inc Turbo equalization with a decision feedback equalizer
US6795507B1 (en) * 1999-09-30 2004-09-21 Skyworks Solutions, Inc. Method and apparatus for turbo decoding of trellis coded modulated signal transmissions
DE10012874A1 (de) * 2000-03-16 2001-09-27 Infineon Technologies Ag Turbo-Decodierer und Turbo-Decodierverfahren
GB2360425A (en) * 2000-03-16 2001-09-19 Siemens Ag Channel state information estimation for turbo-code decoders
JP2001274698A (ja) * 2000-03-24 2001-10-05 Sony Corp 符号化装置、符号化方法及び符号化プログラムが記録された記録媒体、並びに、復号装置、復号方法及び復号プログラムが記録された記録媒体
US6963618B2 (en) * 2000-04-18 2005-11-08 Zenith Electronics Corporation Enhanced slice prediction feedback
JP4505953B2 (ja) * 2000-06-08 2010-07-21 ソニー株式会社 符号化装置及び符号化方法、並びに、復号装置及び復号方法
US6999530B2 (en) * 2000-08-22 2006-02-14 Texas Instruments Incorporated Using SISO decoder feedback to produce symbol probabilities for use in wireless communications that utilize turbo coding and transmit diversity
US6952458B1 (en) * 2000-10-02 2005-10-04 Globespanvirata, Inc. Demapping system and method
US7533320B2 (en) * 2000-11-14 2009-05-12 Interdigital Technology Corporation Wireless transmit/receive unit having a turbo decoder with circular redundancy code signature comparison and method
CN1418421A (zh) * 2001-01-16 2003-05-14 皇家菲利浦电子有限公司 比特交织的编码调制映射
US6996764B2 (en) * 2001-04-18 2006-02-07 Sharp Kabushiki Kaisha Coding method, recording medium, decoding method, and recording-medium reproducing apparatus
US7218692B2 (en) * 2001-06-15 2007-05-15 Texas Instruments Incorporated Multi-path interference cancellation for transmit diversity
WO2003007300A1 (en) * 2001-07-09 2003-01-23 Seagate Technology Llc Method and apparatus for suppressing low frequency content in digital data
US8064528B2 (en) 2003-05-21 2011-11-22 Regents Of The University Of Minnesota Estimating frequency-offsets and multi-antenna channels in MIMO OFDM systems
KR100713403B1 (ko) * 2003-09-30 2007-05-04 삼성전자주식회사 통신 시스템에서 채널 상태에 따른 송신 방식 제어 장치및 방법
US6995693B1 (en) * 2003-12-04 2006-02-07 Rockwell Collins, Inc. Method and apparatus for multiple input diversity decoding
US7395495B2 (en) * 2004-01-12 2008-07-01 Intel Corporation Method and apparatus for decoding forward error correction codes
CN100337479C (zh) * 2004-03-22 2007-09-12 上海奇普科技有限公司 一种针对tpc码与nr码级联编码的迭代译码方法
US8325826B2 (en) * 2005-03-09 2012-12-04 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for transmitting signals facilitating antenna control
KR100783807B1 (ko) * 2006-05-15 2007-12-10 삼성전자주식회사 디씨엠 디맵핑 방법 및 이를 이용한 디씨엠 디맵퍼
US8225186B2 (en) * 2006-07-14 2012-07-17 Qualcomm Incorporated Ecoding and decoding methods and apparatus for use in a wireless communication system
US8005166B2 (en) * 2006-11-14 2011-08-23 Samsung Electronics Co., Ltd. System for digital television broadcasting using modified 2/3 trellis coding
KR101214509B1 (ko) * 2007-05-17 2012-12-24 삼성전자주식회사 연판정 값 생성 장치 및 그 방법
US8065594B2 (en) * 2007-06-29 2011-11-22 Limberg Allen Leroy 8VSB DTV signals with PCCC and subsequent trellis coding
US8108749B2 (en) * 2008-03-06 2012-01-31 Zoran Corporation Diversity combining iterative decoder
US20090322961A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-31 Limberg Allen Leroy System for digital television broadcasting using modified 2/3 trellis coding
EP2308053A1 (de) * 2008-07-01 2011-04-13 LSI Corporation Verfahren und vorrichtungen zur schreibseitigen minderung von störungen zwischen zellen in flash-speichern
KR100948511B1 (ko) 2008-09-30 2010-03-23 주식회사 코아로직 디맵퍼의 하드 디시젼을 이용한 채널 추정장치 및 채널 추정방법과 그 추정장치를 포함한 ofdm 수신장치
JP5235629B2 (ja) * 2008-11-28 2013-07-10 株式会社日立製作所 無線通信装置の符号化及び変調方法、並びに復号方法
US8605829B2 (en) 2009-12-01 2013-12-10 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Method and apparatus for detecting a plurality of symbol blocks using a decoder
US8340202B2 (en) * 2010-03-11 2012-12-25 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for efficient soft modulation for gray-mapped QAM symbols
GB201302386D0 (en) * 2013-02-11 2013-03-27 Newtec Cy Transmitter and receiver for performing digital communication
EP3206354B1 (de) 2013-02-14 2018-08-15 Newtec cy. Empfänger für eine apsk-konstellation mit einem ring mit ungleichmässig beabstandeten punkten
EP2916507B1 (de) 2014-03-04 2019-11-06 Alcatel Lucent Verfahren zur digitalen Modulation eines Signals in einem Kommunikationsnetzwerk
CN104333435B (zh) * 2014-09-30 2017-11-07 扬智科技股份有限公司 迭代解映射译码装置
EP3994858B1 (de) * 2020-05-06 2023-08-02 Huawei Technologies Co., Ltd. Vorrichtung und verfahren zur decodierung und entzerrung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2730370B1 (fr) * 1995-02-07 1997-04-25 France Telecom Dispositif de reception de signaux numeriques a structure iterative, module et procede correspondants
DE19526416A1 (de) * 1995-07-19 1997-01-23 Siemens Ag Verfahren und Anordnung zur Bestimmung eines adaptiven Abbruchkriteriums beim iterativen Decodieren multidimensional codierter Infomation
JP2815343B2 (ja) * 1996-10-01 1998-10-27 株式会社次世代デジタルテレビジョン放送システム研究所 符号化伝送方式とその送受信装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0948140B1 (de) 2006-03-22
CN1236229A (zh) 1999-11-24
JP2000041078A (ja) 2000-02-08
KR19990082874A (ko) 1999-11-25
US6353911B1 (en) 2002-03-05
BR9901231A (pt) 2000-01-18
KR100403230B1 (ko) 2003-10-24
AU2251099A (en) 1999-10-14
EP0948140A1 (de) 1999-10-06
ES2259227T3 (es) 2006-09-16
CA2266108C (en) 2003-11-11
AU721048B2 (en) 2000-06-22
CN1140059C (zh) 2004-02-25
JP3662766B2 (ja) 2005-06-22
CA2266108A1 (en) 1999-10-03
DE69930467D1 (de) 2006-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69930467T2 (de) Iterative Demodulation und Dekodierungeines Mehrpegel-Signals
DE69923970T2 (de) Kanaldecodiereinrichtung und Verfahren zum Kanaldecodieren
DE69836120T2 (de) Verfahren zur Kodierung und Modulation, sowie Einrichtung zur dessen Ausführung
DE60113053T2 (de) Vor-Dekoder für Turbodekoder, zur Rückgewinnung von punktierten Paritätssymbolen, sowie ein Verfahren zur Rückgewinnung eines Turbokodes
DE19736625C1 (de) Verfahren zur Datenübertragung auf Übertragungskanälen in einem digitalen Übertragungssystem
DE60033320T2 (de) Verkettete raum-zeit-kodierung
DE3910739C2 (de)
DE60225418T2 (de) Auswahl eines informationspakets mit verringerter soft-ausgabe
DE19736653C1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Abschätzung der Dienstqualität auf Übertragungskanälen in einem digitalen Übertragungssystem
DE19736676C1 (de) Verfahren zur Paketübertragung mit einem ARQ-Protokoll auf Übertragungskanälen in einem digitalen Übertragungssystem
DE60132179T2 (de) Verfahren und vorrichtung für kombinierte soft-decision-entscheidungsbasierte interferenzunterdrückung und dekodierung
DE69924752T2 (de) Systeme und methoden zum empfangen eines modulierten signals, welches kodierte und nicht kordierte bits enthält, durch mehrdurchgangsdemodulation
DE10296698B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kodieren und Dekodieren von Daten mit unterschiedlichen Modulationsschemata und Kodierungen und einem ARQ-Protokoll
DE102018206132B4 (de) Decodergestützte iterative Kanalschätzung
DE60025197T2 (de) Adaptive Entzerrung und Dekodierung für gespreizte Kanalverzögerung
DE19736626C1 (de) Verfahren zur Datenübertragung in einem digitalen Übertragungssystem bei paketvermitteltem Dienst
EP1236281B1 (de) Turbo-code-decoder und turbo-code-decodierverfahren mit iterativer kanalparameterschätzung
DE10212686A1 (de) Flexible Bitauswahl unter Verwendung von Turbo-Trellis codierter Modulation
DE10001856A1 (de) Verfahren zur Decodierung eines Datensignals
DE19717546A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Decodierung bei einem CDMA-Übertragungssystem zum Demodulieren eines Empfangssignals, das in serieller Codeverkettung vorliegt
DE60312382T2 (de) Signalverarbeitungsverfahren und vorrichtung unter verwendung von bit-sicherheitswerten
EP0912021A2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Datenübertragung
DE19732122C2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Datenübertragung
DE10120156A1 (de) Turbotrelliscodierte Modulation
DE102010044458A1 (de) Verfahren und System zur Schätzung einer originalen Informationssequenz

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition