專利名稱：用于在數據通信系統中計算輸入到信道解碼器的軟決策值的裝置和方法
技術領域：
本發明一般地涉及用于使用多電平調制的數據通信系統的一種解調裝置和方法，具體涉及一種用于對使用64元QAM(正交調幅)的數據通信系統計算解調器中的信道解碼器的輸入值的裝置和方法。
背景技術：
一般，數據通信系統使用多電平調制以便提高頻譜效率。多電平調制包括各種調制技術。在此，將以多電平調制技術之一的64元QAM為參考。如本領域的技術人員所公知的，64元QAM信道編碼器調制通過二進制編碼編成代碼的信號，并且將編碼的信號發送到接收機。計算機隨后接收被發送的調制信號和在一個信道解碼器中通過軟決策值解碼來解碼調制信號。為了執行解碼，接收機的解調器包括用于產生軟決策值(或軟值)的映射算法，因為所接收的信號由同相信號分量和正交相位分量組成。因此，接收機的解調器包括用于產生軟決策值的映射算法，每個軟決策值對應于2維接收信號經過信道編碼器的輸出比特。
映射算法被分類為由諾基亞公司提出了簡單度量程序和由摩托羅拉公司提出的雙重最小量度程序。兩種算法計算輸出比特的LLR(對數似然比)值和使用所計算的LLR值作為對信道解碼器的輸入軟決策值。使用通過將復雜的LLR計算公式修改為簡單的近似公式而提供的映射算法的所述簡單度量程序具有簡單的LLR計算公式。但是，由于使用近似公式而導致的LLR的失真導致性能的惡化。采用以更準確的近似公式計算LLR的映射算法和使用所計算的LLR作為信道解碼器的輸入軟決策值的所述雙重最小量度程序可以在一定程度上補償簡單度量程序的性能惡化。但是，與簡單度量程序相比較，這個程序需要增加計算量，因此導致大大提高了硬件復雜性。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種用于對于使用64元QAM的數據通信系統在解調器中不用進行復雜的計算而獲得軟決策值的裝置和方法。
本發明的另一個目的是提供一種用于對于使用64元QAM的數據通信系統以簡單電路設計解調器以獲得軟決策值的裝置和方法。
本發明的另一個目的是提供一種用于對于使用64元QAM的數據通信系統以解調器中的簡單電路來獲得軟決策值的裝置和方法。
為了實現上述和其它的目的，本發明的一個實施例提供了一種64元QAM(正交調幅)解調裝置，用于接收由第k個正交相位信號Yk和第k個同相信號Xk組成的輸入信號Rk(Xk，Yk)，并且用于通過軟決策技術產生輸入信號Rk(Xk，Yk)的軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)、Λ(sk，3)、Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)。所述裝置包括第一軟決策值發生器，它接收所接收的信號Rk的正交相位信號Yk和在同一軸上的6個解調碼元之間的距離值2a，并且利用下面的方程產生對于第六、第五和第四解調碼元的軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)。
Z1k＝|Yk|-4aZ2k＝|Z1k|-2aΛ(sk，5)＝Yk+c(α·Z1k+β·Z2k)，其中 并且 Λ(sk，4)＝Z1k+γ·Z2k，其中 Λ(sk，3)＝Z2k其中Λ(sk，5)表示第六個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，4)表示第五個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，3)表示第四個調制碼元的軟決策值。第二軟決策值產生器接收所接收的信號Rk的同相信號Xk和在同一軸上六個解調碼元之間的距離值2a，并且利用下列方程來產生對于第三、第二和第一解調碼元的軟決策值Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)。
Z`1k＝|Xk|-4a
Z`2k＝|Z`1k|-2aΛ(sk，2)＝Xk+c`(α`·Z`1k+β`·Z`2k)，其中 并且 Λ(sk，1)＝Z`1k+γ`·Z`2k，其中 Λ(sk，3)＝Z`2k其中Λ(sk，2)表示第三個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，1)表示第二個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，k)表示第一個調制碼元的軟決策值，并且“MSB”表示最高有效位，“a”表示在同一軸上的距離值。
第一軟決策值產生器包括第一運算器，用于通過接收正交相位信號Yk和在同一軸上的解調碼元之間的距離值來計算Z1k＝|Yk|-4a；第二運算器，用于通過接收第一運算器的輸出值Z1k來計算Z2k＝|Z1k|-2a，并且將所計算的值Z2k來作為第四個解調碼元的軟決策值Λ(sk，3)。第一軟決策值產生器還包括第一MSB(最高有效位)計算器，用于計算正交相位信號Z1k的MSB；第二MSB計算器，用于計算第一運算器的輸出值Z1k的MSB；第三MSB計算器，用于計算第二運算器的輸出值Z2k的MSB。第一軟決策值產生器也包括第一選擇器，用于按照第二MSB計算器的輸出值選擇第一運算器的輸出值Z1k或值“0”；第二選擇器，用于按照第三MSB計算器的輸出值選擇第二運算器的輸出值Z2k的負值-Z2k或值“0”；第一加法器，用于將第二選擇器的輸出值加到通過將第一選擇器的輸出值乘以3而確定的值；第三選擇器，用于按照第一MSB計算器的輸出值選擇第一加法器的輸出值或第一加法器的輸出值的負值。另外，第一軟決策值產生器包括第二加法器，用于將第三選擇器的輸出值Yk與正交相位信號相加，并且產生相加的信號來作為第六個解調碼元的軟決策值Λ(sk，5)；第四選擇器，用于按照第二MSB計算器的輸出值選擇第二運算器的輸出值Z2k或輸出值Z2k的負值-Z2k；第五選擇器，用于按照第三MSB計算器的輸出值來選擇第四選擇器的輸出值或值“0”；第三加法器，用于將第五選擇器的輸出值與第一運算器的輸出值Z1k相加，并且產生相加的信號來作為第五個解調碼元的軟決策值Λ(sk，4)。
第二軟決策值產生器包括第三運算器，用于通過接收同相信號Xk和在同一軸上的解調碼元之間的距離值來計算Z`1k＝|Xk|-4a；第四運算器，用于通過接收第三運算器的輸出值Z`1k而計算Z`2k＝|Z`1k|-2a，并且提供所計算的值Z`2k作為第一解調碼元的軟決策值Λ(sk，0)。第二軟決策值產生器也包括第四MSB計算器，用于計算同相信號Xk的MSB；第五MSB計算器，用于計算第三運算器的輸出值Z`1k的MSB；第六MSB計算器，用于計算第四運算器的輸出值Z`2k的MSB。第二軟決策值產生器還包括第六選擇器，用于按照第五MSB計算器的輸出值來選擇第三選擇器的輸出值Z`1k或值“0”；第七選擇器，用于按照第六MSB計算器的輸出值來選擇第四運算器的輸出值Z`2k的負值-Z`2k；第四加法器，用于將第七選擇器的輸出值與通過將第六選擇器的輸出值乘以3而確定的值相加；第八選擇器，用于按照第四MSB計算器的輸出值來選擇第四加法器的輸出值或第四加法器的輸出值的負值。另外，第二軟決策值產生器包括第五加法器，用于將第二選擇器的輸出值與同相信號Xk相加，并且產生相加的信號來作為第三解調碼元的軟決策值Λ(sk，2)；第九選擇器，用于按照第五MSB計算器的輸出值來選擇第四運算器的輸出值Z`2k或輸出值Z`2k的負值-Z`2k；第十選擇器，用于選擇第六MSB計算器的輸出值來選擇第九選擇器的輸出值或值“0”；第六加法器，用于將第十選擇器的輸出值與第三運算器的輸出值Z`1k相加，并且產生相加的信號作為第二解調碼元的軟決策值Λ(sk，1)。
通過下面參照附圖的詳細說明，本發明的上述和其他目的、特點和優點將會變得更加清楚，其中圖1圖解了64元QAM(正交調幅)的信號星座的示例；圖2和3圖解按照本發明的一個實施例的用于計算軟決策值而執行的出來的示例；圖4圖解了用于利用正交相位信號分量Yk、同相信號分量Xk和距離值“a”，來計算軟決策值的本發明的一個實施例的方框圖；圖5和6圖解了計算器的本發明的實施例，所述計算器用于計算用在使用64元QAM的數據通信系統中的解調器中的軟決策值。
具體實施例方式
以下，參照附圖來說明本發明的實施例。在下面的實施例中，不詳細說明公知的功能或結構。
本發明的一個實施例提供一種裝置和方法，用于不使用在用于使用64元QAM的數據通信系統的解調器中的映射表或復雜功能而獲得輸入到信道解碼器的軟決策值，所述軟決策值通過雙重最小量度程序計算。
下面說明用于從2維所接收信號產生多維軟決策值的算法。二進制信道編碼器的輸出序列被劃分成m個比特，并且按照格雷編碼規則(Gray codingrule)被映射為在M(＝2m)個信號點中的對應的信號點(signal point)。這可以被表示為方程(1)sk,m-1sk,m-2···sk,0→fIk,Qk]]>在方程(1)中，sk，i(i＝0，1，…，m-1)表示被映射為第k個比特的、在二進制信道編碼器的輸出序列中的第i個比特，Ik和Qk分別表示第k個碼元同相信號分量和正交相位信號分量。對于64元QAM，m＝6，并且圖1示出了對應的信號星座。
由Ik和Qk組成的在接收器中的碼元解調器的復雜輸出被定義為方程(2)Rk≡Xk+jYk=gk(Ik+jQk)+(ηkJ+jηkQ)]]>在方程(2)中，Xk和Yk分別表示碼元解調器的輸出的同相信號分量和正交相位信號分量。而且，gk是表示發送機、傳輸介質和接收機的增益的復數系數。另外，ηkl和ηkQ是平均值為0和偏差為σn2的高斯噪聲，并且它們在統計上彼此獨立。
可以通過方程(3)計算與sk，i(i＝0，1，…，m-1)有關的序列LLR，并且所計算的LLR可以被用做輸入到信道解碼器的軟決策值。
方程(3)Λ(sk,j)=KlogPr{sk,i=0|Xk,Yk}Pr{sk,i=1|Xk,Yk}i=0,1,···,m-1]]>在方程(3)中，k是一個常數，并且Pr{A|B}表示被定義為當事件B發生時A將發生的概率的條件概率。但是，因為方程(3)是非線性的并且伴有較多的計算，因此需要能夠近似方程(3)的算法來用于實際的實現。在方程(2)中gk＝1的高斯噪聲信道的情況下，可以通過雙重最小量度程序來近似方程(3)如下。
方程(4)Λ(sk,i)=KlogΣzkexp{-1/ση2|Rk-zk(sk,i=0)|2}Σzkexp{-1/ση2|Rk-zk(sk,i=1)|2}]]>≈Σzkexp{-1/ση2min|Rk-zk(sk,i=0)|2}Σzkexp{-1/ση2min|Rk-zk(sk,i=1)|2}]]>=K`[min|Rk-zk(sk,i=1)|2-min|Rk-zk(sk,i=0)|2]]]>在方程(4)中，K`=(1/σn2)K]]>和zk(sk，i＝0)與zk(sk，i＝1)分別表示對于sk，i＝0和sk，i＝1的Ik+jQk的實際值。為了計算方程(4)，必須確定對于2維所接收信號Rk的、使得|Rk-zk(sk，i＝0)|2和|Rk-zk(sk，i＝1)|2最小的zk(sk，i＝0)與zk(sk，i＝1)。通過雙重最小量度程序(dual minimum metric procedure)近似的方程4可以被重新寫為方程(5)Λ(sk，j)＝K`[min|Rk-zk(sk，i＝1)|2-min|Rk-zk(sk，i＝0)2|]＝K`(2nk，i-1)[|Rk-zk(sk，i＝nk，i)|2-min|Rk-zk(sk，i＝nk，i)|2]在方程(5)中，nk，i指示對于最接近Rk的信號點的逆映射序列的第i個比特值，并且nk，i表示nk，i的非(negation)值。通過Rk的同相信號分量和正交相位信號分量的范圍來確定最近的信號點。在方程(5)的方括號中的第一項可以重新寫為方程(6)|Rk-zk(sk，i＝0)|2＝(Xk-Uk)2+(Yk-Vk)2在方程(6)中，Uk和Vk分別表示通過{nk，m-1，…，nk，i…，nk，1，nk，0}映射的最近信號點的同相信號分量和正交相位信號分量。而且，在方程(6)的方括號中的第二項可以寫為方程(7)min|Rk-zk(sk，i＝nk，i)|2＝(Xk-Uk，i)2+(yk-Vk，i)2在方程(7)中，Uk，i和Vk，I分別表示通過使得|Rk-zk(sk，i＝nk，i)|2最小的zk的逆映射序列{mk，m-1，…，mk，1(＝nk，i)，…，mk，1，mk，0}映射的信號點的同相信號分量和正交相位信號分量。通過方程(6)和方程(7)來將方程(5)重新寫為方程(8)。
方程(8)Λ(sk，i)＝K`(2nk，i-1)[{(Xk-Uk)2+(Yk-Vk)2}-{(Xk-Uk，i)2+(Yk-Vk，i)2}]＝K`(2nk，i-1)[(Uk+Uk，i-2Xk)(Uk-Uk，i)+(Vk+Vk，i-2Yk)(Vk-Vk，i)]下面說明在使用64元QAM的數據通信系統中按照方程(8)通過解調器計算信道解碼器的輸入軟決策值的過程。首先，使用表1和表2來從64元QAM調制的所接收信號Rk的兩個信號分量Xk和Yk計算(nk，5，nk，4nk，3，nk，2，nk，1，nk，0)、Uk和Vk。表1
表2
表1圖解了對于所接收的信號Rk的正交相位信號分量Yk出現在與圖1中的水平軸平行的8個區域的每個中的情況的(nk，5，nk，4，nk，3)和Vk。為了方便，從表1省略7個邊界值，即在Yk＝-6a、Yk＝-4a、Yk＝-2a、Yk＝0、Yk＝2a、Yk＝4a和Yk＝6a的結果值。其中“a”表示在同一軸上的距離值，按照調制/解調方法，表示距離值的“a”可以具有不同的值。表2圖解了對于所接收的信號Rk的同相信號分量Xk出現在與圖1中的垂直軸平行的8個區域的每個中的情況的(nk，2，nk，1，nk，0)和Uk。為了方便，從表2省略7個邊界值，即在Xk＝-6a、Xk＝-4a、Xk＝-2a、Xk＝0、Xk＝2a、Xk＝4a和Xk＝6a的結果值。
表3以函數{nk，5，nk，4，nk，3，nk，2，nk，1，nk，0}的形式圖解了使得對i(其中i∈{0，1，2，3，4，5})計算的|Rk-zk(sk，i＝nk，i)|2最小化的序列{mk，5，mk，4，mk，3，mk，2，mk，1，mk，0}，并且圖解了對應的zk的同相和正交相位信號分量Uk，i和Vk，i。
表3
表4和5分別圖解了對于(nk，5，nk，4，nk，3)和(nk，2，nk，1，nk，0)的所有組合的、對應于表3中計算的(mk，5，mk，4，mk，3)和(mk，2，mk，1，mk，0)的Vk，i和Uk，i。
表4
表5
表6和7圖解了通過以K`×4a比例縮減信道解碼器的輸入軟決策值而提供的結果，其中所述輸入軟決策值是通過將表4和表5的Vk，i和Uk，i代入方程(8)而獲得的。
表6
表7
即，當施加所接收的信號Rk的時候，滿足對應條件的LLR可以通過表6和表7被輸出作為輸入軟決策值。如果在系統中使用的信道解碼器不是max-logMAX(先驗最大對數)解碼器，則必須增加以按比例縮減的比例的反比例擴增表6和表7的LLR的處理。
但是，當利用表6或表7的映射表來輸出信道解碼器的輸入軟決策值的時候，解調器應當執行確定所接收的信號的條件的操作，并且要求用于按照對應條件存儲輸出內容的存儲器。這可以通過利用具有取代映射表的簡單的條件確定運算的公式計算對信道解碼器的輸入軟決策值來避免。
為此，表6和表7所示的條件確定公式可以如表8和表9所示來表達。
表8
表9
在表8中，Z1k＝|Yk|-4a和Z2k＝|Z1k|-2a，并且在表9中，Z`1k＝|Xk|-4a和Z`2k＝|Z`1k|-2a。在表8和表9中，即使為了方便而從表6和表7省略的、在7個邊界值的軟決策值也被考慮。
在硬件實現中，在可以以符號位表達Xk、Yk、Z1k、Z2k、Z`1k和Z`2k的正負號的條件下，表8和表9可以被簡化為表10和表11。表10和表11分別圖解了Yk、Z1k、Z2k和Xk、Z`1k、Z`2k的形式的LLR值。
表10
表11
在表10和表11中，MSB(x)表示給定值x的最高有效位(MSB)。
從表10，在i＝5、4和3的軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)被分別表達為方程(9)Λ(sk，5)＝Yk+c(a·Z1k+β·Z2k)，其中
并且
方程(10)Λ(sk，4)＝Z1k+γ·Z2k，其中
方程(11)Λ(sk，3)＝Z2k從表11，在i＝2、1和0的軟決策值Λ(sk，2)，Λ(sk，1)和Λ(sk，0)被分別表達為方程(12)Λ(sk，2)＝Xk+c`(a`·Z`1k+β`·Z`2k)，其中
并且
方程(13)Λ(sk，1)＝Z`1k+γ`·Z`2k，其中
方程(14)Λ(sk，3)＝Z`2k即，在使用64元QAM的數據通信系統中有可能通過方程(9)-方程(14)的簡單條件公式、利用方程(4)的雙重最小量度程序實際地計算6個軟決策值，所述6個軟決策值是用于一個被接收信號的解調器的輸出和信道解碼器的輸入。這個處理被圖解在圖2和3中。
圖2和3圖解了按照本發明的一個實施例的、用于計算軟決策值而執行的處理的示例。
首先，參照圖2說明計算軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)的處理。在步驟200，解調器確定是否正交相位信號分量Yk的MSB值是0。作為確定的結果，如果正交相位信號分量Yk的MSB值是0，則解調器進行到步驟204并且將參數c的值設置為1。否則，解調器進行到步驟202并且將參數c的值設置為-1。在確定參數c的值之后，在步驟206，解調器將Z1k的值設置為|Yk|-4a。其后，在步驟208，解調器確定是否在步驟206中確定的Z1k的MSB是0。作為確定的結果，如果Z1k的MSB是0，解調器進行到步驟212并且將參數α的值設置為3。否則，解調器進行到步驟210并且將參數α的值設置為0。在設置參數α的值之后，解調器在步驟214將Z2k的值設置為|Z1k|-2a。其后，解調器在步驟216確定是否Z2k的MSB是0。作為確定的結果，如果Z2k的MSB是0，則解調器進行到步驟220并且將參數β的值設置為0。否則，解調器進行到步驟218并且將參數β的值設置為-1，將參數γ的值設置為0。在步驟220之后，解調器在步驟222確定是否Z1k的MSB是0。作為確定的結果，如果Z1k的MSB是0，解調器進行到步驟224并且將參數γ的值設置為1。否則，解調器進行到步驟226并且將參數γ的值設置為-1。在步驟228，根據參數α、β、γ和c的所確定值，解調器計算軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)。
接著，現在參見圖3說明用于計算軟決策值Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)的處理。在步驟300，解調器確定是否同相信號分量Xk的MSB值是0。作為確定的結果，如果同相信號分量Xk的MSB值是0，則解調器進行到步驟304并且將參數c`的值設置為1。否則，解調器進行到步驟302并且將參數c`的值設置為-1。在確定參數c`的值之后，在步驟306，解調器將Z`1k的值設置為|Xk|-4a。其后，在步驟308，解調器確定是否在步驟306中確定的Z1k的MSB是0。作為確定的結果，如果Z1k的MSB是0，解調器進行到步驟312并且將參數α`的值設置為3。否則，解調器進行到步驟310并且將參數α`的值設置為0。在設置參數α`的值之后，解調器在步驟314將Z`2k的值設置為|Z`1k|-2a。其后，解調器在步驟316確定是否Z`2k的MSB是0。作為確定的結果，如果Z`2k的MSB是0，則解調器進行到步驟320并且將參數β`的值設置為0。否則，解調器進行到步驟318并且將參數β`的值設置為-1，將參數γ`的值設置為0。在步驟320之后，解調器在步驟322確定是否Z`1k的MSB是0。作為確定的結果，如果Z`1k的MSB是0，解調器進行到步驟324并且將參數γ`的值設置為1。否則，解調器進行到步驟326并且將參數γ`的值設置為-1。在步驟328，根據參數α`、β`、γ`和c`的所確定值，解調器計算軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)。
用于通過結合圖2和3說明的雙重最小量度程序計算軟決策值的處理可以被劃分成(i)第一步驟，通過分析正交相位信號分量γk和值“a”來確定參數α、β、γ和c，并且通過分析同相信號分量Xk和值“a”來確定參數α`、β`、γ`和c`；(ii)第二步驟，利用所接收的信號和在第一步驟中確定的參數來計算軟決策值。可以通過圖4所示的方框圖來實現這個處理。
圖4圖解了用于利用正交相位信號分量Yk、同相信號分量Xk和值“a”來計算軟決策值的方框圖。現在將參照圖3說明圖2和3的處理。正交相位信號分析器410通過圖2的處理利用正交相位信號分量Yk和值“a”確定參數α、β、γ和c。第一軟決策值輸出單元420利用所確定的參數α、β、γ和c來計算軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)。類似地，同相信號分析器430通過圖3的處理利用同相信號分量Xk和值“a”確定參數α`、β`、γ`和c`。第二軟決策值輸出單元440利用所確定的參數α`、β`、γ`和c`來計算軟決策值Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)。
圖5和6圖解了用于計算輸入信道解碼器的軟決策值的計算器，其中信道解碼器用在數據通信系統中的信道解調器中。圖5圖解了用于計算軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)的計算器，圖6圖解了用于計算軟決策值Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)的計算器。
首先，參照圖5說明用于計算軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)的裝置的結構和操作的示例。正交相位信號Yk和值“a”被施加到第一運算器501。而且，正交相位信號Yk被施加到第二加法器519和第一MSB計算器529。第一運算器501計算Z1k＝|Yk|-4a，象圖2的步驟206所述那樣。第一MSB計算器529計算所接收的正交相位信號Yk的MSB。第一運算器501的輸出被施加到第二運算器503、第一復用器505的輸入端“0”、第二MSB計算器531和第三加法器527。第二MSB計算器531計算Z1k的MSB，并且將它的輸出提供到第一復用器505的選擇端和第四復用器523的選擇端。“0”值總是被施加到第一復用器505的輸入端“1”。第一復用器505按照來自第二MSB計算器531的選擇信號來選擇它的輸入端“0”或輸入端“1”。
第二運算器503象圖2的步驟214所述那樣計算Z2k＝|Z1k|-2a，并且向第二乘法器509、第三MSB計算器533、第四乘法器521和第一復用器523的輸入端“0”提供所計算的值Z2k。值Z2k變為軟決策值Λ(sk，3)。第二乘法器509將第二運算器503的輸出值與值“-1”相乘，并且將它的輸出提供到第二復用器511的輸入端“1”。第二復用器511的輸入端“0”總是具有值“0”。
同時，第三MSB計算器533計算Z2k的MSB，并且將它的輸出提供給第二復用器511的選擇端和第五復用器525的選擇端。第二復用器511按照來自第三MSB計算器533的選擇信號而選擇它的輸入端“0”或輸入端“1”。第二復用器511的輸出被施加到第一加法器513。
第一復用器505的輸出被施加到第一乘法器507。第一乘法器507將第一復用器505的輸出值乘以3，并且將它的輸出提供到第一加法器513。第一加法器513將第二復用器511的輸出加到第一乘法器507的輸出上，并且將它的輸出提供到第三乘法器515和第三復用器517的輸入端“0”。第三乘法器515將第一加法器513的輸出乘以值“-1”，并且將它的輸出提供到第三復用器517的輸入端“1”。第三復用器517按照從第一MSB計算器529提供的選擇信號選擇它的輸入端“0”或輸入端“1”。第三復用器517的輸出被施加到第二加法器519。第二加法器519將正交相位信號分量Yk加到第三復用器517的輸出。第二加法器519的輸出變成軟決策值Λ(sk，5)。
而且，第四乘法器521將值Z2k與值“-1”相乘，并且將它的輸出提供到第四復用器523的輸入端“1”。第四復用器523按照從第二MSB計算器531提供的選擇信號選擇它的輸入端“0”或輸入端“1”。第四復用器523的輸出被施加到第五復用器525的輸入端“0”。值“0”總是被施加到第五復用器525的輸入端“1”。第五復用器525按照從第三MSB計算器533提供的選擇信號來選擇它的輸入端“0”或輸入端“1”。第五復用器525的輸出被施加到第三加法器527。第三加法器527將第五復用器525的輸出加到第一運算器501的輸出Z1k。第三加法器527的輸出值變為軟決策值Λ(sk，4)。
以這種方式，圖5的電路可以從正交相位信號分量Yk和值“a”計算軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)。
接著，現在參照圖6說明用于計算軟決策值Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)的裝置的結構和操作的示例。一個同相信號分量Xk和值“a”被施加到第三運算器601。而且，所述同相信號Xk被施加到第五加法器619和第四MSB計算器629。第三運算器601象圖3的步驟306所述那樣計算Z`1k＝|Xk|-4a。第四MSB計算器629計算所接收的同相信號Xk的MSB。第三運算器601的輸出被施加到第四運算器603、第六復用器605的輸入端“0”、第五MSB計算器631、第六加法器627。第五MSB計算器631計算Z`1k的MSB，并且將它的輸出提供到第六復用器605的選擇端和第九復用器623的選擇端。值“0”總是被施加到第六復用器605的輸入端“1”。第六復用器605按照從第五MSB計算器631的選擇信號選擇它的輸入端“0”或輸入端“1”。
第四運算器603象圖3的步驟314所述那樣計算Z`2k＝|Z1k|-2a，并且向第六乘法器609、第六MSB計算器633、第八乘法器621和第九復用器623的輸入端“0”提供所計算的值Z`2k。值Z`2k變為軟決策值Λ(sk，0)。第六乘法器609將第四運算器603的輸出值與值“-1”相乘，并且將它的輸出提供到第七復用器611的輸入端“1”。第七復用器611的輸入端“0”總是具有值“0”。
同時，第六MSB計算器633計算Z`2k的MSB，并且將它的輸出提供給第七復用器611的選擇端和第十復用器625的選擇端。第七復用器611按照來自第六MSB計算器633的選擇信號而選擇它的輸入端“0”或輸入端“1”。第七復用器611的輸出被施加到第四加法器613。
第六復用器605的輸出被施加到第五乘法器607。第五乘法器607將第六復用器605的輸出值乘以3，并且將它的輸出提供到第四加法器613。第四加法器613將第七復用器611的輸出加到第五乘法器607的輸出上，并且將它的輸出提供到第七乘法器615和第八復用器617的輸入端“0”。第七乘法器615將第四加法器613的輸出乘以值“-1”，并且將它的輸出提供到第八復用器617的輸入端“1”。第八復用器617按照從第四MSB計算器629提供的選擇信號選擇它的輸入端“0”或輸入端“1”。第八復用器617的輸出被施加到第五加法器619。第五加法器619將同相信號分量Xk施加到第八復用器617的輸出。第五加法器619的輸出變成軟決策值Λ(sk，2)。
而且，第八乘法器621將值Z`2k與值“-1”相乘，并且將它的輸出提供到第九復用器623的輸入端“1”。第九復用器623按照從第五MSB計算器631提供的選擇信號選擇它的輸入端“0”或輸入端“1”。第九復用器623的輸出被施加到第十復用器625的輸入端“0”。值“0”總是被施加到第十復用器625的輸入端“1”。第十復用器625按照從第六MSB計算器633提供的選擇信號來選擇它的輸入端“0”或輸入端“1”。第十復用器625的輸出被施加到第六加法器627。第六加法器627將第十復用器625的輸出加到第三運算器601的輸出Z`1k第六加法器627的輸出值變為軟決策值Λ(sk，1)。
以這種方式，圖6的電路可以從同相信號分量Xk和值“a”計算軟決策值Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)。
按照上述的說明，使用通過方程(4)實現的雙重最小量度程序的傳統軟決策值計算器需要一百次或更多的求平方運算和比較運算。但是，按照圖5和6所示的和利用方程(9)-方程(14)而實現的本發明的一個實施例的計算器包括10個加法器(第一到第一運算器也通過加法器實現)、8個乘法器和10個復用器，有助于顯著降低操作時間和計算器的復雜性。下面的表12以運算的類型和數量來圖解了在通過方程(4)實現的傳統計算器和通過方程(9)-(14)實現的新型計算器之間的比較，其中i∈{0，1，2，3，4，5}。表12
總之，上述的本發明的實施例從方程(6)-方程(8)和表1-表5的處理得到表6-表11，以便降低時間延遲和復雜性，當利用64元QAM實際地實現方程(4)、即公知的雙重最小量度程序或通過簡化雙重最小量度程序而獲得的方程(5)的時候可能發生時間延遲和復雜。而且，本發明的實施例提供方程(9)-方程(14)，即用于在64元QAM中實現雙重最小量度程序的新公式。另外，本發明提供根據方程(9)-方程(14)實現的硬件設備。
如上所述，在利用雙重最小量度程序得到需要作為信道解碼器的輸入的軟決策值的過程中，雖然當使用現有的公式時獲得同樣的結果，但是用于數據通信系統的新型的64元QAM解調器可以執行簡單和快速的計算。通過硬件實現的軟決策值計算器顯著地降低了解調器的操作時間和復雜性。
雖然已經參照本發明的實施例示出和說明了本發明，本領域的技術人員會明白，在不脫離所附的權利要求所限定的本發明的精神和范圍的情況下，可以進行形式和細節上的各種改變。
權利要求
1.一種64元QAM(正交調幅)解調裝置，用于接收由第k個正交相位信號Yk和第k個同相信號Xk組成的輸入信號Rk(Xk，Yk)，并且用于通過軟決策手段產生輸入信號Rk(Xk，Yk)的軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)、Λ(sk，3)、Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)，所述裝置包括第一軟決策值發生器，它被適配來接收所接收的信號Rk的正交相位信號Yk和在同一軸上的6個解調碼元之間的距離值2a，并且利用下面的方程產生對于第六、第五和第四解調碼元的軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)，Z1k＝|Yk|-4aZ2k＝|Z1k|-2aΛ(Sk，5)＝Yk+c(a·Z1k+β·Z2k)，其中 并且 Λ(Sk，4)＝Z1k+γ·Z2k，其中Λ(Sk，3)＝Z2k其中Λ(sk，5)表示第六個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，4)表示第五個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，3)表示第四個調制碼元的軟決策值；以及第二軟決策值產生器，它被適配來接收所接收的信號Rk的同相信號Xk和在同一軸上六個解調碼元之間的距離值2a，并且利用下列方程來產生對于第三、第二和第一解調碼元的軟決策值Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)，Z`1k＝|Xk|-4aZ`2k＝|Z`1k|-2aΛ(Sk，2)＝Xk+c`(a`·Z`1k+β`·Z`2k)，其中 并且 Λ(Sk，1)＝Z`1k+γ`·Z`2k，其中 Λ(Sk，3)＝Z`2k其中Λ(sk，2)表示第三個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，1)表示第二個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，0)表示第一個調制碼元的軟決策值，并且“MSB”表示最高有效位，“a”表示在同一軸上的距離值。
2.按照權利要求1的64元QAM解調裝置，其中所述第一軟決策值產生器包括第一運算器，適用于通過接收正交相位信號Yk和在同一軸上的解調碼元之間的距離值來計算Z1k＝|Yk|-4a；第二運算器，適用于通過接收第一運算器的輸出值Z1k來計算Z2k＝|Z1k|-2a，并且將所計算的值Z2k作為第四個解調碼元的軟決策值Λ(sk，3)；第一MSB(最高有效位)計算器，適用于計算正交相位信號Z1k的MSB；第二MSB計算器，適用于計算第一運算器的輸出值Z1k的MSB；第三MSB計算器，適用于計算第二運算器的輸出值Z2k的MSB；第一選擇器，適用于按照第二MSB計算器的輸出值選擇第一運算器的輸出值Z1k或值“0”；第二選擇器，用于按照第三MSB計算器的輸出值選擇第二運算器的輸出值Z2k的負值-Z2k或值“0”；第一加法器，適用于將第二選擇器的輸出值加到通過將第一選擇器的輸出值乘以3而確定的值；第三選擇器，適用于按照第一MSB計算器的輸出值選擇第一加法器的輸出值或第一加法器的輸出值的負值；第二加法器，適用于將第三選擇器的輸出值Yk與正交相位信號相加，并且產生相加的信號來作為第六個解調碼元的軟決策值Λ(sk，5)；第四選擇器，適用于按照第二MSB計算器的輸出值選擇第二運算器的輸出值Z2k或輸出值Z2k的負值-Z2k；第五選擇器，適用于按照第三MSB計算器的輸出值來選擇第四選擇器的輸出值或值“0”；以及第三加法器，適用于將第五選擇器的輸出值與第一運算器的輸出值Z1k相加，并且產生相加的信號來作為第五個解調碼元的軟決策值Λ(Sk，4)。
3.按照權利要求1的64元QAM解調裝置，其中所述第二軟決策值產生器包括第三運算器，適用于通過接收同相信號Xk和在同一軸上的解調碼元之間的距離值來計算Z`1k＝|Xk|-4a；第四運算器，適用于通過接收第三運算器的輸出值Z`1k而計算Z`2k＝|Z`1k|-2a，并且提供所計算的值Z`2k作為第一解調碼元的軟決策值Λ(Sk，0)；第四MSB計算器，適用于計算同相信號Xk的MSB；第五MSB計算器，適用于計算第三運算器的輸出值Z`1k的MSB；第六MSB計算器，適用于計算第四運算器的輸出值Z`2k的MSB；第六選擇器，適用于按照第五MSB計算器的輸出值來選擇第三選擇器的輸出值Z`1k或值“0”；第七選擇器，適用于按照第六MSB計算器的輸出值來選擇第四運算器的輸出值Z`2k的負值-Z`2k；第四加法器，適用于將第七選擇器的輸出值與通過將第六選擇器的輸出值乘以3而確定的值相加；第八選擇器，適用于按照第四MSB計算器的輸出值來選擇第四加法器的輸出值或第四加法器的輸出值的負值；第五加法器，適用于將第二選擇器的輸出值與同相信號Xk相加，并且產生相加的信號來作為第三解調碼元的軟決策值Λ(Sk，2)；第九選擇器，適用于按照第五MSB計算器的輸出值來選擇第四運算器的輸出值Z`2k或輸出值Z`2k的負值-Z`2k；第十選擇器，適用于選擇第六MSB計算器的輸出值來選擇第九選擇器的輸出值或值“0”；以及第六加法器，適用于將第十選擇器的輸出值與第三運算器的輸出值Z`1k相加，并且產生相加的信號作為第二解調碼元的軟決策值Λ(sk，1)。
4.一種64元QAM(正交調幅)解調方法，用于接收由第k個正交相位信號Yk和第k個同相信號Xk組成的輸入信號Rk(Xk，Yk)，并且用于通過軟決策手段產生輸入信號Rk(Xk，Yk)的軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)、Λ(sk，3)、Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)，所述方法步驟步驟(a)接收所接收的信號Rk的正交相位信號Yk和在同一軸上的6個解調碼元之間的距離值2a，并且利用下面的方程產生對于第六、第五和第四解調碼元的軟決策值Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)，Z1k＝|Yk|-4aZ2k＝|Z1k|-2aΛ(Sk，5)＝Yk+c(α·Z1k+β·Z2k)，其中 并且 Λ(Sk，4)＝Z1k+γ·Z2k，其中 Λ(Sk，3)＝Z2k其中Λ(sk5)表示第六個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，4)表示第五個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，3)表示第四個調制碼元的軟決策值；(b)接收所接收的信號Rk的同相信號Xk和在同一軸上六個解調碼元之間的距離值2a，并且利用下列方程來產生對于第三、第二和第一解調碼元的軟決策值Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)，Z`1k＝|Xk|-4aZ`2k＝|Z`1k|-2aΛ(Sk，2)＝Xk+c`(α`·Z`1k+β`·Z`2k)，其中 并且 Λ(Sk，1)＝Z`1k+γ`·Z`2k，其中 Λ(Sk，3)＝Z`2k其中Λ(sk，2)表示第三個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，1)表示第二個調制碼元的軟決策值，Λ(sk，0)表示第一個調制碼元的軟決策值，并且“MSB”表示最高有效位，“a”表示在同一軸上的距離值。
5.按照權利要求4的64元QAM解調方法，其中步驟(a)包括步驟如果正交相位信號Yk的MSB(最高有效位)是0則將參數c設置為“1”，如果正交相位信號Yk的MSB是1則將參數c設置為“-1”；利用正交相位信號Yk和在同一軸上的解調碼元之間的距離值來計算Z1k＝|Yk|-4a；如果所計算的值Z1k的MSB是0則將參數α設置為“3”，如果所計算的值Z1k的MSB是1則將參數α設置為“0”；利用值Z1k和在同一軸上的解調碼元之間的距離值來來計算Z2k＝|Z1k|-2a；如果所計算的值Z2k的MSB是0則將參數β設置為“0”，如果所計算的值Z2k的MSB是1則將參數β設置為“-1”；如果所計算的值Z2k的MSB是1則將參數γ設置為“0”，如果所計算的值Z2k的MSB是0并且所計算的值Z1k的MSB是0則將參數γ設置為“1”，如果所計算的值Z2k的MSB是0并且所計算的值Z1k的MSB是1則將參數γ設置為“-1”；以及根據參數c、α、β和γ的設置值來計算Λ(sk，5)、Λ(sk，4)和Λ(sk，3)。
6.按照權利要求4的64元QAM解調方法，其中步驟(b)包括步驟如果同相信號Xk的MSB是0則將參數c`設置為“1”，如果同相信號Xk的MSB是1則將參數c`設置為“-1”；利用同相信號Xk和在同一軸上的解調碼元之間的距離值來計算Z`1k＝|Xk|-4a；如果所計算的值Z`1k的MSB是0則將參數α`設置為“3”，如果所計算的值Z`1k的MSB是1則將參數α`設置為“0”；利用值Z`1k和在同一軸上的解調碼元之間的距離值來來計算Z`2k＝|Z`1k|-2a；如果所計算的值Z`2k的MSB是0則將參數β`設置為“0”，如果所計算的值Z`2k的MSB是1則將參數β`設置為“-1”；如果所計算的值Z`2k的MSB是1則將參數γ`設置為“0”，如果所計算的值Z`2k的MSB是0并且所計算的值Z`1k的MSB是0則將參數γ`設置為“1”，如果所計算的值Z`2k的MSB是0并且所計算的值Z`1k的MSB是1則將參數γ設置為“-1”；以及根據參數c`、α`、β`和γ`的設置值來計算Λ(sk，2)、Λ(sk，1)和Λ(sk，0)。
全文摘要
本發明公開了一種64元QAM(正交調幅)解調裝置和方法，用于接收由第k個正交相位信號Y
文檔編號H04L25/06GK1481634SQ02803343
公開日2004年3月10日 申請日期2002年9月17日 優先權日2001年9月18日
發明者河相赫, 金潣龜 申請人:三星電子株式會社