RU2312463C2 - Method for iterative receipt and decoding of information series of various users in multi-user access system with code expansion of channel - Google Patents
Method for iterative receipt and decoding of information series of various users in multi-user access system with code expansion of channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2312463C2 RU2312463C2 RU2004100071/09A RU2004100071A RU2312463C2 RU 2312463 C2 RU2312463 C2 RU 2312463C2 RU 2004100071/09 A RU2004100071/09 A RU 2004100071/09A RU 2004100071 A RU2004100071 A RU 2004100071A RU 2312463 C2 RU2312463 C2 RU 2312463C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- code
- sequence
- soft decisions
- soft
- reliability
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к технике приема и декодирования данных различных пользователей в системе связи многопользовательского доступа с кодовым расширением канала.The present invention relates to techniques for receiving and decoding data of various users in a multi-user access communication system with a channel code extension.
В системе связи с кодовым расширением каналов пользователи работают в одном частотном диапазоне и создают друг для друга помехи множественного доступа.In a code extension communication system, users operate in the same frequency range and interfere with multiple accesses.
Проблема разделения и оптимального детектирования пользователей может быть разрешена путем применения алгоритма, который получил название "многопользовательское детектирование" (см. Verdu "Multiuser Detector", Cambridge Press, 1998) [1]. К сожалению, оптимальный многопользовательский детектор имеет экспоненциально возрастающую сложность реализации с ростом числа пользователей.The problem of separation and optimal detection of users can be solved by applying an algorithm that is called "multi-user detection" (see Verdu "Multiuser Detector", Cambridge Press, 1998) [1]. Unfortunately, an optimal multi-user detector has an exponentially increasing implementation complexity with an increasing number of users.
Практически реализуемым является итеративный многопользовательский детектор, например параллельный подавитель, который описан в докладе A.Johanasson and A.Svensson, Multistage Interference Cancellation Scheme in a DS-CDMA Systems, IEEE 5th International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communication Toronto Canada pp.965-969, September 1995 [2] и в патенте США №4470138, МПК H04J 6/00, 04.09.1984 [3]. Способ параллельного подавления многопользовательской помехи заключается в том, что для каждого пользователя групповой сигнал независимо детектируют, выполняя свертку с определенной для данного пользователя псевдослучайной последовательностью, на основе полученных оценок достоверности приема кодовых символов восстанавливают копию принятого сигнала; повторно детектируют групповой сигнал, предварительно вычитая из него копии сигналов остальных пользователей; повторяют итеративно вышеуказанные шаги заданное число раз.Practical is an iterative multi-user detector, such as a parallel suppressor described in A. Johanasson and A. Svensson, Multistage Interference Cancellation Scheme in a DS-CDMA Systems, IEEE 5 th International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communication Toronto Canada pp. 965-969, September 1995 [2] and in US patent No. 4470138, IPC
К недостаткам параллельного подавителя следует отнести проблему точного восстановление копии сигнала, поскольку вычитание сигнала с правильным знаком, но с превышением амплитуды, приводит к возникновению новых ошибок.The disadvantages of the parallel suppressor include the problem of accurate restoration of a copy of the signal, since subtracting the signal with the correct sign, but with exceeding the amplitude, leads to the appearance of new errors.
Известны способ и устройство, описанные в заявке США №2003/0193966, Oct. 16, 2003 "Method and apparatus for Improved Turbo Multiuser Detector" [4]. В этом устройстве в качестве подавителя помех используется последовательная схема, в которой подавление помех осуществляется следующим образом. Строится «дерево», на вершине которого лежат наиболее достоверные оценки принимаемых бит. Помеха от сигналов этих бит подавляется подавителем и формируются новые оценки принимаемых бит, за исключением лежащих на верхнем уровне. Из оставшихся бит снова выбираются наиболее достоверные оценки и процесс продолжается.The known method and device described in US application No. 2003/0193966, Oct. 16, 2003 "Method and apparatus for Improved Turbo Multiuser Detector" [4]. In this device, a serial circuit is used as an interference suppressor, in which interference cancellation is performed as follows. A "tree" is being built, on top of which are the most reliable estimates of the received bits. The interference from the signals of these bits is suppressed by the suppressor and new estimates of the received bits are formed, with the exception of those lying on the upper level. From the remaining bits, the most reliable estimates are again selected and the process continues.
Недостатком такого способа и устройства является то, что в асинхронном случае интервал перебора этих бит бесконечен, и схема вырождается в обычную параллельную схему.The disadvantage of this method and device is that in the asynchronous case, the enumeration interval of these bits is infinite, and the circuit degenerates into a regular parallel circuit.
Известны способ и устройство декодирования информационной последовательности с подавлением помехи, описанные в заявке США №2003/0223398, Dec. 4, 2003 "Method and apparatus for Blind Code Detection" [5], в котором осуществляется подавление помехи в многопользовательском детекторе с обратным кодированием и с использованием оценки комплексной огибающей сигнала.A known method and device for decoding an information sequence with interference cancellation described in US application No. 2003/0223398, Dec. 4, 2003 "Method and apparatus for Blind Code Detection" [5], in which interference cancellation is performed in a multi-user detector with reverse coding and using an estimate of the complex envelope of the signal.
Однако оценка комплексной огибающей осуществляется только на первой итерации и не уточняется на последующих итерациях, что приводит к потере помехоустойчивости системы связи.However, the complex envelope is estimated only at the first iteration and is not specified at subsequent iterations, which leads to a loss of noise immunity of the communication system.
Основной проблемой при реализации итеративных алгоритмов является скорость их сходимости. Как изложено в докладе L.К.Rasmussen, A.J.Grant, and P.D.Alexander, "Recursive Filters for Iterative Multiuser Detection," IEEE Int. Symp. Inform. Theory, Lausanne, Switzerland, p.445, June-July 2002 [6], применение рекурсивной байесовской фильтрации и/или фильтрации Кальмана улучшает сходимость алгоритма, повышая тем самым помехоустойчивость системы.The main problem in implementing iterative algorithms is the rate of convergence. As presented by L.K. Rasmussen, A.J. Grant, and P.D. Alexander, "Recursive Filters for Iterative Multiuser Detection," IEEE Int. Symp Inform. Theory, Lausanne, Switzerland, p.445, June-July 2002 [6], the application of recursive Bayesian and / or Kalman filtering improves the convergence of the algorithm, thereby increasing the noise immunity of the system.
Также характеристики многопользовательского детектора могут быть существенно улучшены за счет совместного итеративного детектирования и декодирования (турбо-принцип), который заключается в следующем: для каждого пользователя формируют оценки кодовых символов, подавляя в принятом групповом сигнале многопользовательскую помеху, и игнорируя при этом структуру кодового слова данного пользователя, полученные мягкие решения о достоверности приема кодовых символов поступают в декодер с мягким входом - мягким выходом, который декодирует информационную последовательность каждого пользователя, восстанавливает наиболее вероятное кодовое слово, исправляет ошибки, в том числе и среди проверочных символов кодового слова, при этом он игнорирует многопользовательскую составляющую, содержащуюся в мягких решениях, рассматривая ее как белый шум. Полученные мягкие решения о достоверности восстановления кодовых символов используются в качестве априорной информации при повторном детектировании с подавлением многопользовательской помехи (см. доклады Wang, Poor "Iterative (Turbo) Soft Interference Cancellation and Decoding for Coded CDMA", IEEE Transaction on Communications, vol.46, pp.814-822 [7] и М.Moher "An Iterative Multiuser Decoder for Near Capacity Communication", IEEE Transaction on Communications, vol.46, pp.870-880 [8]).Also, the characteristics of a multi-user detector can be significantly improved due to joint iterative detection and decoding (turbo principle), which consists in the following: code symbols are generated for each user, suppressing multi-user interference in the received group signal, and ignoring the structure of the code word of this user received soft decisions on the reliability of the reception of code symbols are received in the decoder with a soft input - soft output, which decodes and the information sequence of each user, restores the most probable code word, corrects errors, including among the valid characters of the code word, while it ignores the multi-user component contained in soft solutions, considering it as white noise. The obtained soft decisions on the reliability of code symbol recovery are used as a priori information for repeated detection with suppression of multi-user interference (see reports by Wang, Poor "Iterative (Turbo) Soft Interference Cancellation and Decoding for Coded CDMA", IEEE Transaction on Communications, vol. 46 , pp. 814-822 [7] and M. Moher "An Iterative Multiuser Decoder for Near Capacity Communication", IEEE Transaction on Communications, vol. 46, pp. 870-880 [8]).
Из опубликованной заявки WO 03/049397 "Iterative Detection and Decoding for a MIMO-OFDM System, H04L 27/26 [9] известен аналогичный способ итеративного детектирования - декодирования для одного пользователя, последовательность кодовых символов которого разделяют на несколько потоков и передают различными антеннами в различных частотных диапазонах.From the published application WO 03/049397 "Iterative Detection and Decoding for a MIMO-OFDM System, H04L 27/26 [9], a similar iterative detection-decoding method is known for one user, the sequence of code symbols of which is divided into several streams and transmitted by various antennas in different frequency ranges.
К недостаткам итеративной турбо-схемы является наличие пороговой остаточной вероятности ошибки декодирования. Явление пороговой остаточной ошибки заключается в том, что увеличение отношения сигнал/шум не приводит к снижению вероятности такой ошибки.The disadvantages of the iterative turbo scheme are the presence of a threshold residual decoding error probability. The phenomenon of the threshold residual error is that an increase in the signal-to-noise ratio does not lead to a decrease in the probability of such an error.
При многопользовательском детектировании наличие такого пользователя с неисправляемой ошибкой в свою очередь приведет к неправильному его вычитанию и к ошибкам среди других пользователей. Снизить влияние пользователя с ошибочно восстановленными отсчетами на остальных пользователей можно путем такого нелинейного преобразования как мягкое ограничение.In multi-user detection, the presence of such a user with an uncorrectable error, in turn, will lead to its incorrect subtraction and to errors among other users. It is possible to reduce the influence of a user with erroneously restored samples on other users by such a non-linear transformation as a soft constraint.
Наиболее близким к предлагаемому является способ, описанный в опубликованной заявке WO 02/23753 "Multi-user Detection in a CDMA Communication System", МПК H04В 1/707, 13.09.2000 [10]. В приемнике системы многопользовательского доступа с кодовым разделением, описанным в данной заявке, для каждого пользователя детектирование осуществляют при помощи ограничивающей функции от накопленного сигнала.Closest to the proposed is the method described in published application WO 02/23753 "Multi-user Detection in a CDMA Communication System", IPC
Этот способ заключается в следующем:This method is as follows:
формируют из принятого группового сигнала отсчеты принятого сигнала с частотой дискретизации, равной частоте повторения элементарных символов в каждой из псевдослучайных последовательностей, используемых для кодового разделения пользователей,form from the received group signal samples of the received signal with a sampling frequency equal to the repetition rate of elementary symbols in each of the pseudo-random sequences used for code division of users,
запоминают отсчеты принятого сигнала,remember the samples of the received signal,
для каждого из К пользователей периодически в N итераций детектируют последовательность отсчетов принятого сигнала с подавлением многопользовательской помехи в последовательности отсчетов принятого сигнала, для чегоfor each of K users, a sequence of samples of the received signal is detected periodically in N iterations with the suppression of multi-user interference in the sequence of samples of the received signal, for which
формируют последовательность мягких решений о достоверности приема символов и оценку наиболее вероятной амплитуды и фазы сигнала данного пользователя, путем свертки принятого сигнала с одной из псевдослучайных последовательностей, используемых для разделения пользователей,form a sequence of soft decisions on the reliability of the reception of symbols and an estimate of the most probable amplitude and phase of a given user's signal by convolving the received signal from one of the pseudo-random sequences used to separate users,
для каждого кодового символа и каждой итерации, начиная со второй, последовательность мягких решений о достоверности приема кодовых символов сглаживают,for each code symbol and each iteration, starting from the second, the sequence of soft decisions on the reliability of the reception of code symbols is smoothed,
начиная со второй итерации полученную последовательность мягких решений подвергают нелинейному преобразованию в соответствии с функцией арктангенс гиперболический,starting from the second iteration, the resulting sequence of soft solutions is subjected to nonlinear transformation in accordance with the arctangent hyperbolic function,
начиная со второй итерации осуществляют накопление нелинейно преобразованных мягких решений об одном и том же символе,starting from the second iteration, non-linearly transformed soft decisions about the same symbol are accumulated,
полученную сумму подвергают нелинейному преобразованию в соответствии с функцией тангенс гиперболический, формируя последовательность мягких решений о достоверности приема символов,the resulting amount is subjected to non-linear transformation in accordance with the hyperbolic tangent function, forming a sequence of soft decisions about the reliability of the reception of characters,
формируют восстановленную последовательность отсчетов сигнала каждого пользователя отдельно, путем модуляции последовательности мягких решений псевдослучайной последовательностью, соответствующей данному пользователю,form a restored sequence of samples of the signal of each user separately, by modulating the sequence of soft decisions pseudo-random sequence corresponding to this user,
формируют отсчеты принятого сигнала с подавлением многопользовательской помехи, для чего из отсчетов принятого сигнала вычитают, по крайней мере, восстановленные последовательности отсчетов сигналов остальных пользователей,form samples of the received signal with the suppression of multi-user interference, for which from the samples of the received signal, at least the reconstructed sequences of samples of the signals of the remaining users are subtracted,
выделяют информацию каждого пользователя после шага последней итерации.each user’s information is extracted after the last iteration step.
Задача, которую решает предлагаемое изобретение, состоит в повышении помехоустойчивости приема сигнала в системе связи многопользовательского доступа с кодовым разделением каналов за счет итеративного совместного детектирования и декодирования данных различных пользователей.The problem that the present invention solves is to increase the noise immunity of signal reception in a multi-user access code-division communication system due to iterative joint detection and decoding of data of various users.
Для достижения такого технического результата в способ итеративного приема и декодирования информационных последовательностей различных пользователей в системе многопользовательского доступа с кодовым расширением канала, заключающийся в том, что принимают групповой сигнал, формируют из принятого группового сигнала отсчеты принятого сигнала с частотой дискретизации, равной частоте повторения элементарных символов в каждой из псевдослучайных последовательностей, используемых для кодового разделения пользователей, запоминают отсчеты принятого сигнала, для каждого из К пользователей периодически в N итераций детектируют последовательность отсчетов принятого сигнала с подавлением многопользовательской помехи, для чего формируют последовательность мягких решений о достоверности приема кодовых символов и оценку наиболее вероятной амплитуды и фазы сигнала данного пользователя, путем свертки каждой из псевдослучайных последовательностей, используемых для разделения пользователей, с последовательностью отсчетов принятого сигнала на первой итерации или с последовательностью отсчетов принятого сигнала с подавленной многопользовательской помехой на последующих итерациях, для каждого кодового символа и каждой итерации, начиная со второй, последовательность мягких решений о достоверности приема кодовых символов сглаживают, в полученной последовательности сглаженных мягких решений осуществляют мягкое ограничение мягких решений, формируя последовательность сглаженных и ограниченных мягких решений, формируют восстановленную последовательность отсчетов сигнала каждого пользователя отдельно, путем модуляции последовательности сглаженных и ограниченных мягких решений псевдослучайной последовательностью, соответствующей данному пользователю, формируют отсчеты принятого сигнала с подавлением многопользовательской помехи, для чего из отсчетов принятого сигнала вычитают, по крайней мере, восстановленные последовательности отсчетов сигналов К-1 пользователей,To achieve such a technical result, a method for iteratively receiving and decoding information sequences of various users in a multi-user access system with a channel code extension, consisting in the fact that a group signal is received, samples of the received signal with a sampling frequency equal to the repetition rate of elementary symbols are formed from the received group signal in each of the pseudo-random sequences used for code division of users, the The received signal, for each of the K users periodically in N iterations, a sequence of samples of the received signal is detected with the suppression of multi-user interference, for which a sequence of soft decisions is made on the reliability of the reception of code symbols and an estimate of the most probable amplitude and phase of a given user’s signal by convolution of each of the pseudorandom sequences used to separate users, with a sequence of samples of the received signal at the first iteration or after For each code symbol and each iteration, starting from the second, the sequence of soft decisions on the reliability of receiving code symbols is smoothed out, in the resulting sequence of smoothed soft decisions, soft constraints are softened, forming a sequence of smoothed and limited soft solutions, form a restored sequence of samples of the signal of each user separately o, by modulating the sequence of smoothed and limited soft decisions with a pseudo-random sequence corresponding to a given user, samples of the received signal are formed with suppression of multi-user interference, for which at least the reconstructed sequences of samples of K-1 signals of users are subtracted from the samples of the received signal,
согласно изобретению:according to the invention:
после сглаживания продетектированных мягких решений из последовательности продетектированных сглаженных мягких решений о достоверности приема кодовых символов формируют кодовое слово,after smoothing the detected soft decisions from the sequence of detected smooth soft decisions on the reliability of the reception of code symbols form a code word,
запоминают кодовое слово,remember the code word
декодируют кодовое слово, состоящее из сглаженных мягких решений о достоверности приема кодового символа, при этом восстанавливают наиболее вероятное кодовое слово, формируя его путем вынесения мягких решений о достоверности восстановления кодовых символов,decode the code word, consisting of smoothed soft decisions on the reliability of receiving the code symbol, while restoring the most likely code word, forming it by making soft decisions on the reliability of the recovery of code symbols,
осуществляют проверку контрольной суммы в полученной в результате декодирования информационной последовательности, если обнаружено совпадение с переданной контрольной суммой, то информационная последовательность данного пользователя объявляется декодированной достоверно,checking the checksum in the information sequence obtained as a result of decoding, if a match is found with the transmitted checksum, the information sequence of this user is declared decoded reliably,
если информационная последовательность декодирована недостоверно, то в восстановленном кодовом слове для каждой итерации, начиная со второй, осуществляют сглаживание восстановленных мягких решений,if the information sequence is not decoded correctly, then in the restored codeword for each iteration, starting from the second, smoothing the restored soft decisions is performed,
из полученного кодового слова с восстановленными и сглаженными мягкими решениями получают последовательность сглаженных мягких решений о достоверности приема кодовых символов.from the obtained codeword with reconstructed and smoothed soft decisions, a sequence of smoothed soft decisions on the reliability of receiving code symbols is obtained.
Мягкое ограничение мягких решений может быть осуществлено в соответствии с функцией тангенс гиперболический или кусочно-линейной аппроксимацией этой функции.Soft restriction of soft solutions can be carried out in accordance with the hyperbolic tangent function or piecewise linear approximation of this function.
Сглаживание последовательности мягких решений о достоверности приема кодовых символов может быть осуществлено путем суммирования мягких решений с различных итераций с заданными весовыми коэффициентами или авторегрессионным методом, для этого мягкое решение о достоверности приема кодового символа суммируют с сглаженным мягким решением о достоверности приема этого же кодового символа, полученного на предыдущей итерации, и делят полученную сумму пополам.The smoothing of the sequence of soft decisions on the reliability of receiving code symbols can be carried out by summing soft decisions from various iterations with specified weights or the autoregressive method, for this a soft decision on the reliability of receiving a code symbol is summed with a smoothed soft decision on the reliability of receiving the same code symbol obtained at the previous iteration, and divide the amount received in half.
Сглаживание мягких решений в восстановленном кодовом слове осуществляют путем суммирования восстановленных мягких решений с различных итераций с заданными весовыми коэффициентами или авторегрессионым методом, для этого мягкое решение о достоверности восстановления кодового символа суммируют с сглаженным мягким решением о достоверности восстановления это же кодового символа на предыдущей итерации и делят полученную сумму пополам, при этом формируют кодовое слово с восстановленными и сглаженными мягкими решениями.Smoothing soft decisions in the recovered codeword is carried out by summing the recovered soft decisions from various iterations with specified weights or by the autoregressive method, for this, the soft decision on the reliability of the recovery of the code symbol is summed up with the smoothed soft decision on the reliability of the recovery of the same code symbol at the previous iteration and divided the amount received in half, while forming a code word with restored and smoothed soft solutions.
Мягкие решения о достоверности восстановления кодовых символов выносят, рассматривая все возможные гипотезы о значении кодового символа, получая в процессе декодирования вероятность принятия кодовым символов каждого из возможных своих значений, для двоичных кодовых символов получают мягкие решения о достоверности восстановления двоичного кодового символа, вычисляя логарифм от отношения правдоподобия для данного кодового символа, представляющего собой отношение вероятности принятия кодовым символом значения 1 и вероятности принятия кодовым символом значения 0.Soft decisions about the reliability of recovery of code symbols are made, considering all possible hypotheses about the value of a code symbol, and, during decoding, the probability of acceptance by the code symbols of each of their possible values is obtained; for binary code symbols, soft decisions are made about the reliability of recovering a binary code symbol, calculating the logarithm of the relation the likelihood for a given code symbol, which is the ratio of the probability that the code symbol takes a value of 1 and the probability accepted code value of 0.
В процессе декодирования для каждого кодового символа получают значения логарифма вероятности принятия каждым кодовым символом каждого из возможных своих значений, для двоичных кодовых символов получают мягкие решения о достоверности восстановления двоичного кодового символа, вычисляя разность логарифма вероятности принятия кодовым символом значения 1 и логарифма вероятности принятия кодовым символом значения 0.In the decoding process, for each code symbol, the logarithm of the probability of each code symbol accepting each of its possible values is obtained, for binary code symbols, soft decisions are obtained on the reliability of the recovery of the binary code symbol, calculating the difference in the logarithm of the probability that the code symbol accepts
Восстановление кодового слова осуществляют итеративно, используя параллельный сверточный турбокод.Codeword recovery is performed iteratively using a parallel convolutional turbo code.
Сопоставительный анализ способа итеративного приема и декодирования информационных последовательностей различных пользователей в системе многопользовательского доступа с кодовым расширением канала с прототипом показывает, что предлагаемое изобретение существенно отличается от известного решения, так как позволяет повысить качество приема сигнала, увеличить емкость системы связи или снизить стоимость базовой станции системы с кодовым расширением канала.A comparative analysis of the method of iterative reception and decoding of information sequences of various users in a multi-user access system with a code extension of a channel with a prototype shows that the proposed invention is significantly different from the known solution, as it allows to improve the quality of signal reception, increase the capacity of the communication system or reduce the cost of the base station of the system with channel code extension.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволил выявить признаков, заявленных в отличительной части формулы изобретения. На основании этого представляется, что заявляемое решение отвечает критериям "новизна", "техническое решение задачи", "существенные отличия".A comparative analysis of the proposed solutions with other technical solutions in the art did not allow to identify the features claimed in the characterizing part of the claims. Based on this, it seems that the claimed solution meets the criteria of "novelty", "technical solution of the problem", "significant differences".
Изобретение поясняется следующими графическими материалами:The invention is illustrated by the following graphic materials:
Фиг.1 - структурная схема устройства реализации предлагаемого способа.Figure 1 is a structural diagram of a device for implementing the proposed method.
Фиг.2 - вариант выполнения блока подавления многопользовательской помехи (на примере для 4-х пользователей).Figure 2 - embodiment of a block suppressing multi-user interference (for example, for 4 users).
Фиг.3 - вариант выполнения первого блока сглаживания (на примере 4-х пользователей).Figure 3 - an embodiment of the first smoothing block (for example, 4 users).
Фиг.4 - вариант выполнения второго блока сглаживания (на примере 4-х пользователей).Figure 4 - an embodiment of the second smoothing unit (for example, 4 users).
Фиг.5 - зависимость ошибки передачи пакета данных от количества пользователей при использовании авторегрессионного сглаживания.Figure 5 - dependence of the transmission error of the data packet on the number of users when using autoregressive smoothing.
Фиг.6 - зависимость ошибки передачи пакета данных от количества пользователей при использовании различных алгоритмов оценки комплексной огибающей сигнала.Figure 6 shows the dependence of the error in transmitting a data packet on the number of users using various algorithms for estimating the complex envelope of a signal.
Предлагаемый способ состоит из следующих операций:The proposed method consists of the following operations:
принимают групповой сигнал,receive a group signal
формируют из принятого группового сигнала отсчеты принятого сигнала с частотой дискретизации, равной частоте повторения элементарных символов в каждой из псевдослучайных последовательностей, используемых для кодового разделения пользователей,form from the received group signal samples of the received signal with a sampling frequency equal to the repetition rate of elementary symbols in each of the pseudo-random sequences used for code division of users,
запоминают отсчеты принятого сигнала, для каждого из К пользователей периодически в N итерацийthe samples of the received signal are stored, for each of K users periodically in N iterations
детектируют последовательность отсчетов принятого сигнала с подавлением многопользовательской помехи в последовательности отсчетов принятого сигнала, для чегоdetect the sequence of samples of the received signal with the suppression of multi-user interference in the sequence of samples of the received signal, for which
формируют последовательность мягких решений о достоверности приема кодовых символов и оценку наиболее вероятной амплитуды и фазы сигнала данного пользователя, путем свертки каждой из псевдослучайных последовательностей, используемых для разделения пользователей, с последовательностью отсчетов принятого сигнала на первой итерации или с последовательностью отсчетов принятого сигнала с подавленной многопользовательской помехой на последующих итерациях,form a sequence of soft decisions on the reliability of reception of code symbols and an estimate of the most probable amplitude and phase of a given user's signal, by convolving each of the pseudorandom sequences used to separate users with a sequence of samples of a received signal at the first iteration or with a sequence of samples of a received signal with suppressed multi-user interference in subsequent iterations,
для каждого кодового символа и каждой итерации, начиная со второй, последовательность мягких решений о достоверности приема кодовых символов сглаживают,for each code symbol and each iteration, starting from the second, the sequence of soft decisions on the reliability of the reception of code symbols is smoothed,
из последовательности сглаженных мягких решений о достоверности приема кодовых символов формируют кодовое слово,from a sequence of smoothed soft decisions on the reliability of the reception of code symbols form a code word,
запоминают кодовое слово,remember the code word
декодируют кодовое слово, состоящее из сглаженных мягких решений о достоверности приема кодового символа, при этом восстанавливают наиболее вероятное кодовое слово, формируя его путем вынесения мягких решений о достоверности восстановления кодовых символов,decode the code word, consisting of smoothed soft decisions on the reliability of receiving the code symbol, while restoring the most likely code word, forming it by making soft decisions on the reliability of the recovery of code symbols,
осуществляют проверку контрольной суммы в полученной в результате декодирования информационной последовательности, если обнаружено совпадение с переданной контрольной суммой, то информационная последовательность данного пользователя объявляется декодированной достоверно,checking the checksum in the information sequence obtained as a result of decoding, if a match is found with the transmitted checksum, the information sequence of this user is declared decoded reliably,
если информационная последовательность декодирована недостоверно, то в восстановленном кодовом слове для каждой итерации, начиная со второй, осуществляют сглаживание восстановленных мягких решений,if the information sequence is not decoded correctly, then in the restored codeword for each iteration, starting from the second, smoothing the restored soft decisions is performed,
из полученного кодового слова с восстановленными и сглаженными мягкими решениями получают последовательность сглаженных мягких решений о достоверности приема кодовых символов,from the received codeword with the restored and smoothed soft decisions, a sequence of smoothed soft decisions on the reliability of the reception of code symbols is obtained,
в полученной последовательности сглаженных мягких решений осуществляют мягкое ограничение мягких решений, формируя последовательность сглаженных и ограниченных мягких решений,in the obtained sequence of smoothed soft decisions, soft restriction of soft decisions is carried out, forming a sequence of smoothed and limited soft decisions,
формируют восстановленную последовательность отсчетов сигнала каждого пользователя отдельно, путем модуляции последовательности сглаженных и ограниченных мягких решений псевдослучайной последовательностью, соответствующей данному пользователю,form a restored sequence of samples of the signal of each user separately, by modulating the sequence of smoothed and limited soft decisions pseudo-random sequence corresponding to this user,
формируют отсчеты принятого сигнала с подавлением многопользовательской помехи, для чего из отсчетов принятого сигнала вычитают, по крайней мере, восстановленные последовательности отсчетов сигналов остальных пользователей,form samples of the received signal with the suppression of multi-user interference, for which from the samples of the received signal, at least the reconstructed sequences of samples of the signals of the remaining users are subtracted,
Причем последовательность мягких решений о достоверности приема кодовых символов сглаживают путем суммирования мягких решений с различных итераций с заданными весовыми коэффициентами или авторегрессионным методом, для чего мягкое решение о достоверности приема кодового символа суммируют с сглаженным мягким решением о достоверности приема этого же кодового символа, полученного на предыдущей итерации, и делят полученную сумму пополам.Moreover, the sequence of soft decisions about the reliability of receiving code symbols is smoothed out by summing soft decisions from different iterations with specified weighting factors or the autoregressive method, for which the soft decision about the reliability of receiving a code symbol is summed with a smoothed soft decision about the reliability of receiving the same code symbol obtained at the previous one iterations, and divide the amount received in half.
Сглаживание мягких решений в восстановленном кодовом слове осуществляют путем суммирования восстановленных мягких решений с различных итераций с заданными весовыми коэффициентами или авторегрессионым методом, для чего мягкое решение о достоверности восстановления кодового символа суммируют с сглаженным мягким решением о достоверности восстановления это же кодового символа на предыдущей итерации и делят полученную сумму пополам, при этом формируют кодовое слово с восстановленными и сглаженными мягкими решениями.Smoothing soft decisions in the reconstructed codeword is carried out by summing the reconstructed soft decisions from various iterations with given weights or by the autoregressive method, for which the soft decision about the reliability of the code symbol recovery is summed up with the smoothed soft decision about the reliability of the recovery of the same code symbol at the previous iteration and divided the amount received in half, while forming a code word with restored and smoothed soft solutions.
Мягкие решения о достоверности восстановления кодовых символов выносят, рассматривая все возможные гипотезы о значении кодового символа, получая в процессе декодирования вероятность принятия кодовых символов каждого из возможных своих значений, для двоичных кодовых символов получают мягкие решения о достоверности восстановления двоичного кодового символа, вычисляя логарифм от отношения правдоподобия для данного кодового символа, представляющего собой отношение вероятности принятия кодовым символом значения 1 и вероятности принятия кодовым символом значения 0.Soft decisions about the reliability of recovery of code symbols are made, considering all possible hypotheses about the value of a code symbol, and, during decoding, the probability of accepting code symbols of each of their possible values is obtained; for binary code symbols, soft decisions are made about the reliability of recovering a binary code symbol, calculating the logarithm of the relation the likelihood for a given code symbol, which is the ratio of the probability that the code symbol takes a value of 1 and the probability accepted code value of 0.
В процессе декодирования для каждого кодового символа получают значения логарифма вероятности принятия каждым кодовым символом каждого из возможных своих значений, для двоичных кодовых символов получают мягкие решения о достоверности восстановления двоичного кодового символа, вычисляя разность логарифма вероятности принятия кодовым символом значения 1 и логарифма вероятности принятия кодовым символом значения 0.In the decoding process, for each code symbol, the logarithm of the probability of each code symbol accepting each of its possible values is obtained, for binary code symbols, soft decisions are obtained on the reliability of the recovery of the binary code symbol, calculating the difference in the logarithm of the probability that the code symbol accepts
Восстановление кодового слова осуществляют итеративно, используя параллельный сверточный турбокод.Codeword recovery is performed iteratively using a parallel convolutional turbo code.
Для реализации предложенного способа используется устройство, структурная схема которого представлена на фиг.1.To implement the proposed method, a device is used, the structural diagram of which is presented in figure 1.
Устройство содержит последовательно соединенные приемник 3 и блок памяти 5, последовательно соединенные первый блок генераторов ПСП 1, который соединен с первым входом блока модуляторов 2, блок подавления многопользовательской помехи 4, второй вход которого соединен с выходом блока памяти 5, блок детекторов 7, второй вход которого соединен с выходом второго блока генераторов ПСП 8, первый блок сглаживания 10, блок формирования кодового слова 9, блок декодеров 11, блок принятия решения 12, блок определения циклической контрольной суммы 14, второй блок сглаживания 13, блок формирования восстановленной последовательности переданных символов 15, блок нелинейного преобразования 16, выход которого соединен со вторым входом блока модуляторов 2. Второй выход блока декодеров 11 соединен со вторым входом второго блока сглаживания 13. Кроме того, второй выход блока детекторов 7 соединен со входом блока оценки амплитуды и фазы сигнала 6, первый выход которого соединен с третьим входом блока модуляторов 2, а второй выход блока оценки амплитуды и фазы сигнала 6 соединен с третьим входом блока детекторов 7. Кроме того, выход блока принятия решения 12 является выходом информационной последовательности для каждого пользователя.The device comprises series-connected receiver 3 and a memory block 5, series-connected the first block of
В устройстве, реализующем предлагаемый способ, вопросы синхронизации не рассматриваются в предположении, что синхронизация уже установлена и поддерживается.In a device that implements the proposed method, synchronization issues are not considered under the assumption that synchronization is already installed and supported.
Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.
В приемнике 3 из группового сигнала, т.е. сигнала от К пользователей, формируют отсчеты принятого сигнала с частотой дискретизации, равной частоте повторения элементарных символов в каждой из псевдослучайных последовательностей, используемых для кодового разделения пользователей каналов. В блоке памяти 5 отсчеты принятого сигнала запоминают, и эти отсчеты поступают в блок подавления многопользовательской помехи 4, где осуществляют подавление многопользовательской помехи, путем вычитания восстановленных на предыдущей итерации отсчетов сигналов К-1 пользователей. Подавление многопользовательской помехи осуществляют итеративно на основе априорных данных. В качестве априорных данных используют мягкие решения о достоверности приема кодовых символов, полученные на предыдущих итерациях, на основе которых восстанавливают отсчеты сигналов каждого из пользователей отдельно.In the receiver 3 of the group signal, i.e. of the signal from K users, samples of the received signal are generated with a sampling frequency equal to the repetition rate of elementary symbols in each of the pseudorandom sequences used for code separation of channel users. In the memory unit 5, the samples of the received signal are stored, and these samples are sent to the multi-user interference suppression unit 4, where the multi-user interference is suppressed by subtracting the samples of users K-1 signals restored at the previous iteration. The suppression of multi-user interference is carried out iteratively based on a priori data. As a priori data, soft decisions on the reliability of the reception of code symbols obtained at previous iterations are used, based on which the samples of the signals of each user are restored separately.
На первой итерации все априорные данные принимают равными нулю и соответственно вычитание сигналов от К-1 пользователей не производят.At the first iteration, all a priori data is taken equal to zero and, accordingly, the subtraction of signals from K-1 users do not produce.
Начиная со второй итерации, с блока подавления многопользовательской помехи 4 полученные на данной итерации отсчеты поступают в блок детекторов 7, где последовательность отсчетов принятого сигнала с подавлением многопользовательской помехи детектируют путем свертки отсчетов принятого сигнала с одной из псевдослучайных последовательностей, вырабатываемой генератором ПСП 8 и соответствующей данному пользователю и формируют последовательность мягких решений о достоверности приема кодовых символов. Продетектированная последовательность отсчетов принятого сигнала поступает на блок оценки амплитуды и фазы сигнала 6, где уточняют оценку наиболее вероятной амплитуды и фазы сигнала данного пользователя (комплексную огибающую сигнала). Оценку наиболее вероятной амплитуды и фазы сигнала осуществляют любым известным методом, например методом регрессии или методом стохастической интерполяции или прогноза. Уточненная оценка наиболее вероятной амплитуды и фазы сигнала данного пользователя с первого выхода блока 6 поступает на третий вход модулятора 2 и третий вход блока детекторов 7. Мягкие решения о достоверности приема кодовых символов с выхода блока детекторов 7 поступают на вход первого блока сглаживания 10. Сглаживание последовательности мягких решений о достоверности приема кодовых символов может быть осуществлено путем суммирования мягких решений с различных итераций с заданными весовыми коэффициентами или авторегрессионным методом, для этого мягкое решение о достоверности приема кодового символа суммируют с сглаженным мягким решением о достоверности приема этого же кодового символа, полученного на предыдущей итерации, и делят полученную сумму пополам. Сглаженные последовательности мягких решений о достоверности приема кодовых символов с выхода первого блока сглаживания 10 поступают на вход формирования кодового слова 9, где из последовательности сглаженных мягких решений о достоверности приема кодовых символов формируют кодовое слово и запоминают его. Сформированное кодовое слово поступает на блок декодеров 11, где декодируют кодовое слово, состоящее из сглаженных мягких решений о достоверности приема кодового символа, при этом восстанавливают наиболее вероятное кодовое слово, формируя его путем вынесения мягких решений о достоверности восстановления кодовых символов. Мягкие решения о достоверности восстановления кодовых символов выносят, рассматривая все возможные гипотезы о значении кодового символа, получая в процессе декодирования вероятность принятия кодовым символов каждого из возможных своих значений. Для двоичных кодовых символов мягкие решения о достоверности восстановления двоичного кодового символа получают, вычисляя логарифм от отношения правдоподобия для данного кодового символа, представляющего собой отношение вероятности принятия кодовым символом значения 1 и вероятности принятия кодовым символом значения 0.Starting from the second iteration, from the multi-user interference suppression unit 4, the samples obtained at this iteration are sent to the detector unit 7, where the sequence of samples of the received signal with the suppression of multi-user interference is detected by convolution of the samples of the received signal from one of the pseudorandom sequences generated by the
В процессе декодирования для каждого кодового символа получают значения логарифма вероятности принятия каждым кодовым символом каждого из возможных своих значений, для двоичных кодовых символов получают мягкие решения о достоверности восстановления двоичного кодового символа, вычисляя разность логарифма вероятности принятия кодовым символом значения 1 и логарифма вероятности принятия кодовым символом значения 0.In the decoding process, for each code symbol, the logarithm of the probability of each code symbol accepting each of its possible values is obtained, for binary code symbols, soft decisions are obtained on the reliability of the recovery of the binary code symbol, calculating the difference in the logarithm of the probability that the code symbol accepts
Наиболее вероятное кодовое слово с выхода блока декодеров 11 поступает на блок принятия решения 12, где формируют принятую и декодированную информационную последовательность для каждого пользователя. Блок принятия решения 12 представляет собой жесткий ограничитель. Принятая и декодированная информационная последовательность для каждого пользователя с блока принятия решения 12 поступает в блок определения циклической контрольной суммы 14, где осуществляют проверку циклической контрольной суммы (CRC).The most likely code word from the output of the block of decoders 11 goes to the decision block 12, where they form the received and decoded information sequence for each user. Decision block 12 is a hard limiter. The received and decoded information sequence for each user from the decision block 12 enters the cyclic checksum determination unit 14, where the cyclic checksum (CRC) is checked.
Если обнаружено совпадение с переданной контрольной суммой в блоке определения циклической контрольной суммы 14, то информационная последовательность данного пользователя объявляется декодированной достоверно.If a match is found with the transmitted checksum in the cyclic checksum determination unit 14, then the information sequence of this user is declared decoded reliably.
Если информационная последовательность декодирована недостоверно, то с блока декодеров 11 на второй блок сглаживания 13 поступает восстановленное кодовое слово. На каждой итерации, начиная со второй, во втором блоке сглаживания 13 осуществляют сглаживание восстановленных мягких решений. Сглаживание мягких решений в восстановленном кодовом слове можно осуществить путем суммирования восстановленных мягких решений с различных итераций с заданными весовыми коэффициентами или авторегрессионым методом, для чего мягкое решение о достоверности восстановления кодового символа суммируют с сглаженным мягким решением о достоверности восстановления это же кодового символа на предыдущей итерации и делят полученную сумму пополам, при этом формируют кодовое слово с восстановленными и сглаженными мягкими решениями.If the information sequence is not decoded correctly, then from the block of decoders 11 to the second block of smoothing 13 receives the restored code word. At each iteration, starting from the second, in the second smoothing block 13, smoothing the restored soft solutions is performed. Smoothing soft decisions in the reconstructed codeword can be accomplished by summing the reconstructed soft decisions from various iterations with given weights or by the autoregressive method, for which the soft decision on the reliability of the recovery of the code symbol is summed up with the smoothed soft decision on the reliability of the recovery of the same code symbol at the previous iteration and divide the amount received in half, while forming a codeword with the restored and smoothed soft solutions.
Сформированное кодовое слово с восстановленными и сглаженными мягкими решениями со второго блока сглаживания 13 поступает на блок формирования восстановленной последовательности переданных символов 15, где из полученного кодового слова с восстановленными и сглаженными мягкими решениями получают последовательность сглаженных мягких решений о достоверности приема кодовых символов. Последовательность сглаженных мягких решений о достоверности приема кодовых символов с блока формирования восстановленной последовательности переданных символов 15 подают на блок нелинейного преобразования 16, где осуществляют мягкое ограничение мягких решений, например, в соответствии с функцией тангенс гиперболический или кусочно-линейной аппроксимацией этой функции, формируя последовательность сглаженных и ограниченных мягких решений. С блока нелинейного преобразования 16 последовательность сглаженных и ограниченных мягких решений подают на второй вход блока модуляторов 2, где формируют восстановленную последовательность отсчетов сигнала каждого пользователя отдельно, путем модуляции последовательности сглаженных и ограниченных мягких решений псевдослучайной последовательностью, соответствующей данному пользователю, учитывая оценку амплитуды и фазы сигнала, которую подают на третий вход блока демодуляторов 2.The generated codeword with the restored and smoothed soft decisions from the second smoothing unit 13 is supplied to the block for generating the restored sequence of transmitted symbols 15, where from the obtained code word with the restored and smoothed soft decisions, a sequence of smoothed soft decisions on the reliability of receiving code symbols is obtained. The sequence of smoothed soft decisions on the reliability of receiving code symbols from the block for generating the reconstructed sequence of transmitted characters 15 is fed to the non-linear transformation block 16, where soft restrictions are soft-constrained, for example, in accordance with the tangent function, a hyperbolic or piecewise linear approximation of this function, forming a sequence of smoothed and limited soft solutions. From the non-linear transformation unit 16, the sequence of smoothed and bounded soft decisions is fed to the second input of the modulator block 2, where a reconstructed sequence of samples of the signal of each user is generated separately by modulating the sequence of smoothed and bounded soft decisions by the pseudorandom sequence corresponding to this user, taking into account the estimate of the signal amplitude and phase which is fed to the third input of the demodulator block 2.
Восстановленную последовательность отсчетов сигнала К пользователей с выхода блока модуляторов 2 подают на вход блока подавления многопользовательской помехи 4, где суммируют отсчеты сигналов К-1 разных пользователей. Из полученных в результате суммирования К последовательностей отсчетов вычитают каждую последовательность из поступивших на вход по отдельности, получая в результате вычитания К последовательностей отсчетов сигнала с подавлением многопользовательской помехи по одной для каждого из К пользователей. Полученные К последовательностей подают на вход блока детекторов 7, итеративно улучшая качество детектирования в блоке детекторов 7. Процесс итеративного детектирования и декодирования продолжают либо до тех пор, пока информационные последовательности всех пользователей не будут приняты достоверно, либо N итераций.The reconstructed sequence of samples of the signal K of users from the output of the block of modulators 2 is fed to the input of the block for suppressing multi-user interference 4, where the samples of signals K-1 of different users are summarized. From the sequences of samples obtained as a result of summing K, each sequence is subtracted separately from the input signals, resulting in the subtraction of K sequences of signal samples with the suppression of multi-user interference, one for each of K users. The obtained K sequences are fed to the input of the block of detectors 7, iteratively improving the quality of detection in the block of detectors 7. The process of iterative detection and decoding is continued either until the information sequences of all users are received reliably, or N iterations.
На фиг.2 представлен вариант выполнения блока подавления многопользовательской помехи 4 на примере 4-х пользователей. На вход блока подавления многопользовательской помехи 4 подают восстановленные последовательности отсчетов сигналов каждого из 4-х пользователей параллельно. На первый вход блока подавления многопользовательской помехи 4, т.е. на первый вход сумматора 17 и первый вход сумматора 20 подают сигнал первого пользователя. На второй вход блока подавления многопользовательской помехи 4, т.е. на второй вход сумматора 17 и первый вход сумматора 19 подают сигнал второго пользователя. На третий вход блока подавления многопользовательской помехи 4, т.е. на первый вход сумматора 18 и второй вход сумматора 22, подают сигнал третьего пользователя. На четвертый вход блока подавления многопользовательской помехи 4, т.е. на второй вход сумматора 19 и второй вход сумматора 21, подают сигнал четвертого пользователя. Первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока подавления многопользовательской помехи 4 являются соответственно выходы вычитателей 23, 24, 25, 26.Figure 2 presents an embodiment of a block suppressing multi-user interference 4 for example, 4 users. At the input of the multi-user interference suppression unit 4, restored sequences of signal samples of each of the 4 users are fed in parallel. At the first input of the multi-user interference suppression unit 4, i.e. the first input of the
С помощью сумматора 17 суммируют последовательности отсчетов сигналов первого и второго пользователей. Результат суммирования с выхода сумматора 17 суммируют с последовательностью отсчетов сигнала третьего пользователя в сумматоре 22, формируя тем самым последовательность отсчетов на выходе сумматора 22, которую затем вычитают вычитателем 26 из отсчетов принятого сигнала с блока памяти 5, формируя последовательность отсчетов с подавлением многопользовательской помехи на четвертом выходе блока подавления многопользовательской помехи 4.Using the
Результат суммирования с выхода сумматора 17 также суммируют с последовательностью отсчетов четвертого пользователя на сумматоре 21, формируя последовательность отсчетов сигнала на выходе сумматора 21. С помощью вычитателя 25 вычитают из отсчетов принятого сигнала с блока памяти 5 последовательность отсчетов, полученную с сумматора 21, формируя последовательность отсчетов с подавлением многопользовательской помехи на третьем выходе блока подавления многопользовательской помехи 4.The result of the summation from the output of the
С помощью сумматора 18 суммируют последовательности отсчетов сигналов третьего и четвертого пользователей. Результат суммирования с выхода сумматора 18 суммируют с последовательностью отсчетов сигнала второго пользователя в сумматоре 20, формируя тем самым последовательность отсчетов на выходе сумматора 20. С помощью вычитателя 24 вычитают из отсчетов принятого сигнала с блока памяти 5 последовательность отсчетов, полученную с выхода сумматора 20, формируя последовательность отсчетов с подавлением многопользовательской помехи на втором выходе блока подавления многопользовательской помехи 4.Using the
Результат суммирования с выхода сумматора 18 также суммируют с последовательностью отсчетов первого пользователя в сумматоре 19, формируя последовательность отсчетов на его выходе. С помощью вычитателя 23 вычитают из отсчетов принятого сигнала с блока памяти 5 последовательность отсчетов, полученную с выхода сумматора 19, формируя последовательность отсчетов с подавлением многопользовательской помехи на первом выходе блока подавления многопользовательской помехи 4.The result of the summation from the output of the
На фиг.3 представлен вариант выполнения первого блока сглаживания 10 на примере 4-х пользователей.Figure 3 presents an embodiment of the
Первый блок сглаживания 10 содержит четыре параллельные ветви, каждая из которых содержит последовательно соединенные сумматор, умножитель и узел памяти. Первый вход каждого из сумматоров 28-31 является соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами блока сглаживания 10. Первый выход каждого из узлов памяти 36-39 являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока сглаживания 10. Второй выход каждого из узлов памяти соединен со вторым входом сумматора соответствующей ветви. Вторые входы всех умножителей 32-35 объединены и соединены с узлом хранения весовых коэффициентов 27.The
Работает блок сглаживания 10 следующим образом. В каждой ветви последовательность мягких решений соответствующего пользователя поступает на вход сумматора, где каждое мягкое решение этой последовательности суммируют со сглаженным мягким решением, полученным на предыдущей итерации и сохраненным в узле памяти данной ветви. Полученную сумму умножают в умножителе на весовой коэффициент, полученный из узла хранения весовых коэффициентов 27. Результирующую последовательность сглаженных мягких решений сохраняют в соответствующем узле памяти.The smoothing
Весовой коэффициент, который хранится в узле хранения весовых коэффициентов 27, на первой итерации равен 1, на последующих итерациях 1/2.The weight coefficient, which is stored in the storage unit of the weight coefficients 27, at the first iteration is 1, at
На фиг.5 представлен вариант выполнения второго блока сглаживания 13 на примере 4-х пользователей.Figure 5 presents an embodiment of the second smoothing unit 13 for example, 4 users.
Второй блок сглаживания 13 содержит четыре параллельные ветви, каждая из которых содержит последовательно соединенные сумматор, умножитель, коммутатор и узел памяти. Первый вход каждого из сумматоров 41-44 является соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами блока сглаживания 13 и соединен со вторым входом коммутатора соответствующей ветви. Первый выход каждого из узлов памяти 53-56 является соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока сглаживания 13. Второй выход каждого из узлов памяти соединен со вторым входом сумматора соответствующей ветви. Вторые входы всех умножителей 45-48 объединены и соединены с узлом хранения весовых коэффициентов 40. Третьи входы всех коммутаторов 49-52 объединены между собой, являются управляющими и соединены с выходом блока определения циклической контрольной суммы 14.The second smoothing unit 13 contains four parallel branches, each of which contains a series-connected adder, multiplier, switch, and memory node. The first input of each of the adders 41-44 is, respectively, the first, second, third and fourth inputs of the smoothing unit 13 and is connected to the second input of the switch of the corresponding branch. The first output of each of the memory nodes 53-56 is, respectively, the first, second, third and fourth outputs of the smoothing unit 13. The second output of each of the memory nodes is connected to the second input of the adder of the corresponding branch. The second inputs of all the multipliers 45-48 are combined and connected to the storage unit of the weight coefficients 40. The third inputs of all the switches 49-52 are interconnected, are control and connected to the output of the cyclic checksum determination unit 14.
Работает каждая ветвь блока сглаживания 13 следующим образом. Если с блока определения циклической контрольной суммы 14 на первый (управляющий) вход коммутатора поступает сигнал о том, что последовательность декодирована достоверно, то последовательность восстановленных мягких решений соответствующего пользователя поступает на второй вход коммутатора и эту последовательность мягких решений сохраняют в узле памяти. Если с блока определения циклической контрольной суммы 14 на первый (управляющий) вход коммутатора получен сигнал о том, что последовательность декодирована недостоверно, то последовательность мягких решений первого пользователя поступает на вход сумматора, где каждое мягкое решение этой последовательности суммируют со сглаженным мягким решением, полученным на предыдущей итерации и сохраненным в узле памяти. Результат суммирования умножают в умножителе на весовой коэффициент из узла хранения весовых коэффициентов 41. Результирующую последовательность сглаженных мягких решений сохраняют в узле памяти.Each branch of the smoothing block 13 operates as follows. If a signal is received from the cyclic checksum determination unit 14 to the first (control) input of the switch that the sequence has been decoded reliably, then the sequence of restored soft decisions of the corresponding user is fed to the second input of the switch and this sequence of soft decisions is stored in the memory node. If a signal is received from the cyclic checksum determination unit 14 to the first (control) input of the switch that the sequence is not decoded correctly, then the sequence of soft decisions of the first user goes to the input of the adder, where each soft decision of this sequence is summed with a smoothed soft decision obtained on previous iteration and stored in the memory node. The result of the summation is multiplied in the multiplier by the weight coefficient from the weight storage node 41. The resulting sequence of smoothed soft decisions is stored in the memory node.
При этом весовой коэффициент на первой итерации равен 1, на последующих итерациях 1/2.In this case, the weight coefficient at the first iteration is 1, at
Блок формирования восстановленной последовательности переданных символов 17 и блок формирования кодового слова 11 могут быть выполнены в соответствии со стандартом 3GPP2 (см. 3GPP2 C.S0002-C, Version 1.0, May 28, 2002 "Physical Layer Standard for CDMA2000 Spread Spectrum Systems" [11]). Эти блоки выполняют операции перемежения и согласование скоростей кодирования и передачи.The block for generating the restored sequence of transmitted
Блок декодеров 11 может быть выполнен как декодер информационной последовательности с широко распространенным параллельным турбокодом (см. патент США №5446747 Aug., 1995 [12]), где декодирование выполняют в несколько итераций за счет разделения кодовых символов на два слабо коррелированных потока.The block of decoders 11 can be implemented as a decoder of an information sequence with a widespread parallel turbo code (see US patent No. 5446747 Aug., 1995 [12]), where decoding is performed in several iterations due to the separation of code symbols into two weakly correlated streams.
В нем используются в качестве компонентных декодеры, работающие по алгоритму АРР /BCJR (см. R.Bahl, J.Соске, F.Jelinek, J.Raviv. "Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Symbol Error Rate", IEEE Transactions on Information Theory, 3/1974 [13]) и его модификаций LOG-MAP и MAX-LOG-MAP, которые позволяют выносить мягкие решения о достоверности восстановления каждого из кодовых символов.It uses component decoders using the APP / BCJR algorithm (see R. Bahl, J. Soske, F. Jelinek, J. Raviv. "Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Symbol Error Rate", IEEE Transactions on Information Theory, 3/1974 [13]) and its modifications LOG-MAP and MAX-LOG-MAP, which allow making soft decisions about the reliability of the recovery of each of the code symbols.
Мягкие решения о достоверности восстановления кодовых символов выносят, рассматривая все возможные гипотезы о значении кодового символа, получая в процессе декодирования вероятность принятия кодовым символов каждого из возможных своих значений, для двоичных кодовых символов получают мягкие решения о достоверности восстановления двоичного кодового символа, вычисляя логарифм от отношения правдоподобия для данного кодового символа, представляющего собой отношение вероятности принятия кодовым символом значения 1 и вероятности принятия кодовым символом значения 0.Soft decisions about the reliability of recovery of code symbols are made, considering all possible hypotheses about the value of a code symbol, and, during decoding, the probability of acceptance by the code symbols of each of their possible values is obtained; for binary code symbols, soft decisions are made about the reliability of recovering a binary code symbol, calculating the logarithm of the relation the likelihood for a given code symbol, which is the ratio of the probability that the code symbol takes a value of 1 and the probability accepted code value of 0.
LOG-MAP модификация состоит в том, что в процессе декодирования для каждого кодового символа получают значения логарифма вероятности принятия каждым кодовым символом каждого из возможных своих значений, для двоичных кодовых символов получают мягкие решения о достоверности восстановления двоичного кодового символа, вычисляя разность логарифма вероятности принятия кодовым символом значения 1 и логарифма вероятности принятия кодовым символом значения 0.The LOG-MAP modification consists in the fact that during the decoding process, for each code symbol, the logarithm of the probability of each code symbol accepting each of its possible values is obtained, for binary code symbols, soft decisions are obtained on the reliability of the recovery of the binary code symbol, calculating the difference in the logarithm of the probability of acceptance by the code symbol of the
Блок определения циклической контрольной суммы 14 служит для определения циклической контрольной суммы.The cyclic checksum determination unit 14 is used to determine the cyclic checksum.
Циклическая контрольная сумма (cyclic redundancy check) это последовательность бит, доставляемая в передаваемый пакет данных на передающем конце линии связи и предназначенная для проверки качества принятых данных на приемном конце. Данную последовательность получают на основе всех передаваемых информационных бит пакета. На приемном конце связи также выполняется вычисление данной последовательности, но на основе принятых информационных бит. Несовпадение переданной контрольной суммы и вновь вычисленной на приемном конце линии связи говорит о том, что либо информационные биты, либо контрольная сумма принята ошибочно (см. например, TIA/EIA IS-95 "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread-Spectrum Cellular Systems", Telecommunications Industry Association, July 1993 [14]).A cyclic redundancy check is a sequence of bits delivered to a transmitted data packet at the transmitting end of a communication line and designed to verify the quality of received data at the receiving end. This sequence is obtained on the basis of all transmitted information bits of the packet. At the receiving end of the connection, the calculation of this sequence is also performed, but based on the received information bits. The mismatch between the transmitted checksum and the newly calculated at the receiving end of the communication line indicates that either the information bits or the checksum were received incorrectly (see, for example, TIA / EIA IS-95 "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread-Spectrum Cellular Systems ", Telecommunications Industry Association, July 1993 [14]).
Блок 2 модуляторов и блок 7 детекторов выполнены так же, как в прототипе.Block 2 modulators and block 7 detectors are made in the same way as in the prototype.
Алгоритм работы каждого из блоков, входящего в состав устройства реализации предлагаемого способа, может быть запрограммирован на любом микропроцессоре, которые используются в цифровой технике связи, и блоки могут быть реализованы на современных микропроцессорах цифровой обработки сигналов DSP, DSPD и интегральных схемах ASIC PLD, FPGA.The operation algorithm of each of the blocks included in the device for implementing the proposed method can be programmed on any microprocessor that is used in digital communication technology, and the blocks can be implemented on modern microprocessors for digital signal processing DSP, DSPD and ASIC PLD, FPGA integrated circuits.
Достижение заявляемого технического результата подтверждается данными моделирования.Achievement of the claimed technical result is confirmed by simulation data.
На Фиг.5 приведены результаты моделирования для стандарта 3GPP2, где показана зависимость ошибки FER передачи пакета данных от количества пользователей в системе. Длина информационного блока каждого пользователя 4582 бита. Скорость кодирования R=1/4. Используется параллельный сверточный турбодекодер. На графиках приведены алгоритмы детектирования без многопользовательского детектора - conventional demodulator, с многопользовательским детектором и последующим декодированием - MUD и многопользовательское детектирование совместное с турбодекодированием. - Turbo MUD. Использование авторегрессионого сглаживания позволяет снизить количество итераций турбодекодирования с 12 до 6 без ухудшения характеристик помехоустойчивости.Figure 5 shows the simulation results for the 3GPP2 standard, which shows the dependence of the FER error of the data packet transmission on the number of users in the system. The length of the information block of each user is 4582 bits. Encoding rate R = 1/4. A parallel convolutional turbo decoder is used. The graphs show the detection algorithms without a multi-user detector - conventional demodulator, with a multi-user detector and subsequent decoding - MUD and multi-user detection combined with turbo decoding. - Turbo MUD. The use of autoregressive smoothing allows to reduce the number of iterations of turbodecoding from 12 to 6 without affecting the noise immunity characteristics.
На Фиг.6 показана зависимость ошибки передачи пакета данных от количества пользователей при использовании различных алгоритмов оценки комплексной огибающей (оценки амплитуды и фазы сигнала). Результаты моделирования приведены для стандарта 3GPP2, обратный канал, скорость передачи - 9.6 kbps, 1 луч, фединг 240 Гц. На графике представлены характеристики следующих алгоритмов: для обычного демодулятора (Conventional Demodulator), для многопользовательского детектора совместно с декодированием (Turbo MUD) с оценкой комплексной огибающей только на первой итерации, для многопользовательского детектора совместно с декодированием с оценкой комплексной огибающей на каждой итерации (Turbo MUD CE).Figure 6 shows the dependence of the transmission error of the data packet on the number of users when using various algorithms for estimating the complex envelope (estimates of the amplitude and phase of the signal). The simulation results are given for the 3GPP2 standard, the return channel, the transmission speed is 9.6 kbps, 1 beam, fading 240 Hz. The graph shows the characteristics of the following algorithms: for a conventional demodulator (Conventional Demodulator), for a multi-user detector with decoding (Turbo MUD) with an estimate of the complex envelope only at the first iteration, for a multi-user detector with decoding with an estimate of the complex envelope at each iteration (Turbo MUD CE).
Как видно из Фиг.6, использование алгоритма оценки комплексной огибающей на каждой итерации позволяет повысить помехоустойчивость приемника на 0,8 дБ.As can be seen from Fig.6, the use of the algorithm for estimating the complex envelope at each iteration allows to increase the noise immunity of the receiver by 0.8 dB.
Таким образом, использование авторегрессионого сглаживания мягких решений о достоверности приема кодовых символов многопользовательским детектором, их последующее декодирование с восстановлением всего кодового слова, авторегрессионого сглаживания восстановленных мягких решений с последующим мягким ограничением функцией тангенс гиперболический, а также оценки комплексной огибающей на каждой итерации позволяет повысить качество приема в системе связи многопользовательского доступа с кодовым расширением канала, т.е. повысить помехоустойчивость приемника, увеличить емкость системы связи, снизить стоимость базовой станции системы с кодовым расширением канала.Thus, the use of autoregressive smoothing of soft decisions on the reliability of receiving code symbols by a multi-user detector, their subsequent decoding with restoration of the entire code word, autoregressive smoothing of the restored soft solutions with subsequent soft restriction by the hyperbolic tangent function, as well as evaluating the complex envelope at each iteration, allows improving the reception quality in a multi-user access communication system with a channel code extension, i.e. increase the noise immunity of the receiver, increase the capacity of the communication system, reduce the cost of the base station of the system with code channel extension.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004100071/09A RU2312463C2 (en) | 2004-01-05 | 2004-01-05 | Method for iterative receipt and decoding of information series of various users in multi-user access system with code expansion of channel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004100071/09A RU2312463C2 (en) | 2004-01-05 | 2004-01-05 | Method for iterative receipt and decoding of information series of various users in multi-user access system with code expansion of channel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2312463C2 true RU2312463C2 (en) | 2007-12-10 |
Family
ID=38904027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004100071/09A RU2312463C2 (en) | 2004-01-05 | 2004-01-05 | Method for iterative receipt and decoding of information series of various users in multi-user access system with code expansion of channel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2312463C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629012C1 (en) * | 2016-05-16 | 2017-08-24 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of processing compound signals working in common frequency band |
-
2004
- 2004-01-05 RU RU2004100071/09A patent/RU2312463C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629012C1 (en) * | 2016-05-16 | 2017-08-24 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of processing compound signals working in common frequency band |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mahadevappa et al. | Mitigating multiple access interference and intersymbol interference in uncoded CDMA systems with chip-level interleaving | |
| EP0625829B1 (en) | Post processing method and apparatus symbol reliability generation | |
| EP1264456B1 (en) | Method and apparatus for combined soft-decision based interference cancellation and decoding | |
| JP3822249B2 (en) | Method and means for detecting communication signals with non-uniform error protection | |
| US6947506B2 (en) | Method and apparatus for improved turbo multiuser detector | |
| GB2395097A (en) | A decoder apparatus and method of decoding therefor | |
| KR20020064331A (en) | Concatenation convolutional code decoder | |
| US6981203B2 (en) | Method and apparatus for random shuffled turbo multiuser detector | |
| GB2403104A (en) | Multi-user detection, decoding and remodulating method and apparatus | |
| CN109347771B (en) | Non-orthogonal multiple access serial interference elimination method based on soft decision decoding | |
| KR100838519B1 (en) | Joint Detection-Decoding Receiver of DS-CDMA System | |
| CN116318185A (en) | Polar code coding and decoding method and low-frequency wireless communication system using same | |
| JP5695647B2 (en) | Efficient soft value generation for coded bits in a turbo decoder | |
| US20020097818A1 (en) | Decoding method and decoding device for a CDMA transmission system for demodulating a received signal available in serial code concatenation | |
| US20040022336A1 (en) | Turbo decoder with partial interference cancellation | |
| RU2312463C2 (en) | Method for iterative receipt and decoding of information series of various users in multi-user access system with code expansion of channel | |
| JP3691485B2 (en) | Interference cancellation system and interference cancellation method for CDMA receiver | |
| WO2001089125A1 (en) | Interference canceler apparatus and interference eliminating method | |
| US7298801B2 (en) | Method and device for demodulating signals from multiple users | |
| US10951338B2 (en) | Soft value extraction method and device applicable to OvXDM system, and OvXDM system | |
| JP3648164B2 (en) | Transmitter, receiver and digital communication system using parallel concatenated convolutional coding | |
| KR100765369B1 (en) | Joint detection-decoding receiver of ds-cdma system | |
| CA2201460C (en) | Joint detector for multiple coded digital signals | |
| WO2022139728A1 (en) | Improving the performance of polar decoders using virtual random channels | |
| EP0639913A1 (en) | Apparatus for resolving phase ambiguities in a DPSK radio link |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160106 |