專利名稱：主要用于Nordstrom-Robinson碼譯碼器的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的、主要用于Nordstrom-Robinson碼 譯碼器的設備，并且涉及一種用于Nordstrom-Robinson碼譯碼器的方法。
背景技術：
在現代數字通信系統中，特別是像地面廣播TV系統(TV:電視)之類的無線移動 系統，高度注意由反射、折射等引起的多路徑回波。在單載波系統中，自適應判定反饋均衡 器(DFE)常常用來消除由回波引起的符號間干擾(ISI)。但在其中強回波存在并且SNR(信 噪比)非常低的某些嚴酷環境中，自適應DFE不能良好地工作。將均衡器與信道代碼相結 合的結構，可用來改進符號判定質量，該符號判定質量將被反饋回均衡器的FBF部分(FBF: 反饋濾波器)。例如，在ATSC系統中(ATSC :Advanced Television Systems Committee), 使用Viterbi碼。巻積碼的缺點是它可能引起誤碼擴散。 在中國地面數字電視標準中，有一種推薦模式，在這種推薦模式中，利用QPSK 調制(QPSK :正交相移鍵控)應用叫做Nordstrom-Robinson碼(NR碼)的塊代碼。由 Nordstrom和Robinson發現的NR碼，是已知的最值得注意的代碼之一。它是包括長度16 的256個代碼字的獨特二進制代碼，從而它們中的任意兩個在至少六個位置中不同。這是 對于這種長度和最小距離可能的最大數量的代碼字。 中國地面數字電視標準推薦兩種載波模式，單載波模式和多載波模式。在單載波 模式中，NR碼與均衡器結合以改進符號判定質量，如以上討論的那樣。在多載波模式中，它 表現得像內部碼。 圖5表示與均衡器相結合的現有技術NR譯碼器6和FEC譯碼器7 (FEC :前向糾錯) 的一般結構。輸入信號或數據，特別是接收的向量，輸入到前饋濾波器(FFF)1中。前饋濾 波器1的輸出數據輸入到加法器2的輸入端中。而且，反饋濾波器(FBF)5的輸出數據輸入 到加法器的另一輸入端中。在加法器2中相加后的數據輸出到NR譯碼器6中，并且輸出到 誤碼發生器3中。NR譯碼器6從自適應DFE取得軟符號，并且譯碼接收的向量。然后，NR 譯碼器6將結果輸出到反饋濾波器5，輸出到誤碼發生器3及輸出到前向糾錯譯碼器7 (FEC 譯碼器)。而且，抽頭系數更新器4提供成，用來更新用于前饋濾波器1和反饋濾波器5的 抽頭系數。 由于NR碼的譯碼程序是基于塊的，所以在譯碼器中將有延遲。這意味著，譯碼器 在每次譯碼之前，應該收集包含16比特的8個符號。假定NR譯碼器6使用k個符號時間進 行譯碼處理，并因此，均衡器的反饋濾波器5部分對于譯碼器的接收符號，不能補償這k+8 個符號的干擾。所以NR譯碼器6應該包括消除此干擾的單元。 NR編碼信息的通用譯碼方法是最大似然譯碼。對于這種方法的最直接手段是對于 每個代碼字根據接收的向量計算歐幾里德(Euclidean)距離，并且然后選擇歐幾里德距離 最靠近接收代碼字的代碼字。并且這是譯碼二進制塊編碼向量的最好方式，但其實施規模 非常巨大，并且有時是不可持續的。
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FEC譯碼器的輸入可以是硬判定結果或軟信息。硬判定結果只是以上描述的最大
似然譯碼符號。然而，如果輸入是硬判定結果，則FEC譯碼器的性能將大大地下降。另一種
方式是在NR譯碼器中每符號地計算軟信息，并且將它輸出到FEC譯碼器。在中國專利"與NR碼相結合的時域均衡器"-CN專利申請號200510026192. 4中，
提出一種產生用于FEC譯碼器的軟信息的對數-MAP算法。但這種算法的缺點是，實施復雜
性非常高。 在第一方面，使用最大似然譯碼。 一般地，在NR譯碼器中，最大似然譯碼的最直接 手段是對于每個代碼字根據接收的向量計算歐幾里德距離，并且然后在歐幾里德空間中對 于接收的代碼字選擇代碼字集。向量x和y的歐幾里德距離按如下計算
歐幾里德距離=|x-y|2。 以上描述的解決方案的缺點是其高計算復雜性。在NR表中有256個代碼字，所以 為了一個接收向量譯碼需要進行512次實數乘法。 第二，存在有對數-MAP算法。對于AWGN信道(AGWN :添加白Gaussian噪聲)，接 收的符號是y = as+n，這里a作為信道的脈動響應，n作為添加白Gaussian噪聲，s作為傳
輸符號，及y作為輸出信號。而且，s、 y是復數基帶信號，即y = yi+jyq， s = Si+jsq。
在均衡器之后，不管時域均衡器還是頻域均衡器都將補償對于接收符號的信道影 響，因而輸出符號將是 》-(ay + n)/a" + n/fl 使n作為具有零平均值和方差o 2的Gaussian變量。用于M-QAM符號(QAM :正交 振幅調制)的每個比特的軟度量按如下表示。其中 哮)-to(k = 1，2，3，4，5，6，7，8)， 這里1 lr (k)是指用于在星座符號中的第k比特的對數-似然比，xk代表在傳輸符 號s中的第k比特
,9]歸)=to^^-ln'H f、、、 由于n是Gaussian噪聲，因而， /^"--T^expH ， z
S exp(-^~~^
//棒ln"歸'"0,.,.^1
)
"邵、2<7J 對數-MAP算法的缺點也是實施復雜性高。
發明內容
本發明的目的是提供具有復雜性較低的代碼譯碼器(特別是 Nordstrom-Robinson碼譯碼器)的一種設備和方法。 這個目的通過具有根據權利要求1的特征的主要用于Nordstrom-Robinson碼譯碼器的一種設備、和通過具有根據權利要求11的特征的用于Nordstrom-Robinson碼譯碼 器的一種方法實現。優選方面和實施例是從屬權利要求的主題。 特別是，提供有一種設備，該設備具有塊代碼譯碼器，用來譯碼代碼編碼信息； 距離計算器，適于從干擾消除器分別接收塊間干擾消除符號、數據或向量、和塊內干擾補償 代碼向量，以計算在這兩個向量之間的歐幾里德距離；譯碼器，適于接收由距離計算器計算 的歐幾里德距離，并且挑選最小距離和其對應碼代碼字且輸出判定代碼向量；及軟信息計 算器，適于從距離計算器接收歐幾里德距離，并且計算對數_似然比。 特別是，提供有一種設備，其中距離計算器適于使用近似運算，以計算在接收向量 與每個補償代碼向量之間的歐幾里德距離。這降低了硬件復雜性。而且，這種近似函數能 是絕對值函數或曲線近似、等等。 優選地，譯碼器適于收集歐幾里德距離集中的所有歐幾里德距離，并且找出最小 的一個歐幾里德距離和對應代碼字，及將譯碼后的代碼字映射到代碼向量。特別是，譯碼器 適于收集256個歐幾里德距離，并且將具有16比特的譯碼后的代碼字映射到代碼向量。
軟信息計算器可適于，對于一個碼代碼字從歐幾里德距離計算器獲得歐幾里德距 離集中的所有歐幾里德距離，并且使用最大_對數-MAP算法計算對數_似然比。特別是，軟 信息計算器適于，對于一個Nordstrom-Robinson碼代碼字從歐幾里德距離計算器獲得256 個歐幾里德距離。使用最大_對數-MAP算法是為了降低計算復雜性。
干擾消除器可包括塊間干擾消除器，適于從均衡器接收代碼向量和反饋濾波器 的抽頭系數、和從譯碼器接收之前的譯碼后的代碼向量，并且消除接收代碼向量的塊間干 擾；和塊內干擾補償器，適于從代碼查找表獲得代碼字和從均衡器獲得反饋濾波器的抽頭 系數，并且產生補償代碼向量。特別是，這樣的塊間干擾消除器消除接收代碼向量的塊間干 擾，并且塊內干擾補償器適于從代碼PN查找表獲得代碼字和從均衡器獲得反饋濾波器的 抽頭系數，以產生補償代碼向量。 特別是，塊間干擾消除器適于從均衡器收集反饋濾波器部分的抽頭系數和收集之 前的譯碼后的代碼向量，并且運算它們之間的巻積以產生塊間干擾，及從接收代碼向量減 去塊間干擾。 塊內干擾補償器可適于，從代碼查找表獲得代碼字，并且運算代碼向量與在均衡
器中的反饋濾波器的系數之間的巻積以產生塊內干擾，及將塊內干擾添加到代碼向量。特
別是，塊內干擾補償器從NR碼查找表獲得所有或者特別是256個代碼字。 而且，提供一種與代碼譯碼器系統相結合的自適應判定反饋均衡器，該自適應判
定反饋均衡器包括自適應反饋均衡器、干擾消除器、及在這樣一種設備中的這樣一種代碼
譯碼器。特別是，自適應判定反饋均衡器適于消除多路徑回波和將均衡符號饋送到干擾消
除器，其中干擾消除器適于產生塊間干擾消除代碼向量和塊內干擾補償代碼向量和將它
們饋送到代碼譯碼器，并且其中，代碼譯碼器適于產生譯碼后的代碼向量和軟對數_似然
比值，并且將譯碼后的代碼向量饋送到干擾消除器和均衡器的反饋濾波器部分和將軟對
數-似然比值饋送到前向糾錯譯碼器。 優選的是，當在這樣一種設備中或在這樣一種自適應判定反饋均衡器中時，代碼 譯碼器適于作為Nordstrom-Robinson碼譯碼器，該Nordstrom-Robinson碼譯碼器將對應 Nordstrom-Robinson碼代碼字選作代碼，并且輸出判定Nordstrom-Robinson碼向量作為
6代碼向量。 此外，優選的是有一種用來譯碼Nordstrom-Robinson碼編碼信息的方法，其中， 塊間干擾消除向量和塊內干擾補償Nordstrom-Robinson碼向量被處理以計算在這兩個向 量之間的歐幾里德距離；最小距離和其對應Nordstrom-Robinson碼代碼字被處理，并且基 于歐幾里德距離輸出判定Nordstrom-Robinson碼向量；及基于歐幾里德距離計算對數-似 然比。特別是，這樣的方法適于在這樣的設備中或在這樣的自適應判定反饋均衡器中執行。
關于包括的附圖將更詳細地描述實施例。表示有
圖1是與均衡器組合的NR譯碼器和FEC譯碼器的元件，
圖2是塊間干擾消除的元件，
圖3是塊間干擾補償的元件，
圖4是三種方法的比較，及 圖5是與均衡器組合的一般NR譯碼器的元件。
具體實施例方式
根據優選實施例，對于在中國地面DTV標準中的單載波模式提供有將NR碼與時域 均衡器相結合的一種新穎裝置或設備和方法。個別或全部塊可能適于作為軟件、硬件、或組 合的軟件和硬件。特別是，它包括塊間干擾消除單元11、塊內干擾消除單元12、 NR譯碼器 ll，該NR譯碼器11如圖1中所示，提供復雜性降低的NR譯碼器11。 這里執行一種為了復雜性降低計算歐幾里德距離的近似方法、和一種通過最 大_對數-MAP算法計算用于FEC模塊的軟度量的方法。 圖1表示與均衡器組合的NR譯碼器11和FEC譯碼器7 (FEC :前向糾錯)的一般 結構。就可使用的現有技術元件和功能而論，不再詳細地描述它們。輸入信號或數據，特別 是接收向量，輸入到前饋濾波器(FFF)l中。前饋濾波器1的輸出數據輸入到加法器2的輸 入端中。而且，反饋濾波器(FBF)5的輸出數據輸入到加法器的另一輸入端中。在加法器2 中相加的數據輸出到干擾消除器10中，并且輸出到誤碼發生器3中。由干擾消除器10提 供的數據輸入到NR譯碼器6中，該干擾消除器10包括塊間干擾消除單元11和塊內干擾消 除單元12。 NR譯碼器6取得信號，特別是符號，并且譯碼接收向量。然后，NR譯碼器6將 結果輸出到反饋濾波器5，輸出到誤碼發生器3，及輸出到前向糾錯譯碼器7。而且，抽頭系 數更新器4被設置成用來更新用于前饋濾波器1和反饋濾波器5的抽頭系數。
換句話說，圖1表示與均衡器組合的NR譯碼器6和FEC譯碼器的結構。NR譯碼器 基本上包括5個單元。由塊間干擾消除單元11采用的單元l，從均衡器獲得軟符號和FBF 抽頭系數，然后針對塊間干擾消除由之前的NR塊引起的干擾。由塊內干擾消除單元12采 用的單元2，補償在同一NR塊內由其它符號引起的干擾，該干擾叫做塊內干擾。由距離計算 器13采取的單元3，計算接收向量到在NR表中的每個代碼字的歐幾里德距離。由譯碼器 14采用的單元4，選擇最小距離，并且然后獲得其對應代碼字。由軟信息計算器15采用的 單元5，計算軟信息。 加法器2輸出的軟符號輸入到塊間干擾消除單元11中。塊間干擾消除單元11輸出的符號輸入到距離計算器13中。而且，抽頭系數計算器4的抽頭系數輸入到塊內干擾消 除單元12中。塊內干擾消除單元12輸出的符號輸入到距離計算器13中。距離計算器13 的結果輸入到譯碼器14中，并且輸入到軟信息計算器15中。譯碼器14輸出的數據或符號 作為判定符號ds，輸入到誤碼發生器3中，并且輸入到反饋濾波器5中。軟信息計算器15 輸出的數據或符號作為LLR(對數似然比)，輸出到FEC譯碼器7。 用于塊間干擾消除的單元1的結構表示在圖2中。由于NR碼的譯碼過程是基于 塊的，該塊在QPSK調制中具有例如8個符號，所以在譯碼的同時有k個符號延遲。因而，由 之前(k+8)個符號引起的干擾不能由在均衡器中的FBF部分及時地補償，如在部分2中提 到的那樣。這個單元1存儲之前k個譯碼符號和反饋濾波器5的抽頭系數，然后將它們巻 積，及輸出是塊間干擾。最后，在接收塊中消除塊間干擾。 特別是，提供有用于之前符號的緩沖器20和用于TAP系數的緩沖器21，這些緩沖 器的數據輸入到巻積單元22中。巻積后的數據輸入到加法器23中。另外，來自另外元件 或輸入的接收塊被輸入到加法器23中，用來進行加法并且輸出數據、符號或向量X。
用于塊內干擾補償的單元2的細節表示在圖3中。因為當前接收塊不可能消除在 這個代碼字被知道之前由中間符號引起的該干擾，所以有消除該干擾的可選擇方式。
數據，特別是NR代碼表25輸出的代碼，輸入到用于第i個代碼字N(i)的元件中。 其輸出輸入到巻積單元28中，并且輸入到加法器29中。在加法器29中減去巻積的結果， 以輸出數據、符號或向量S(i)。 在NR代碼集中總共有256個代碼字，用于每個代碼向量的符號間干擾可通過在代 碼向量與估計信道響應之間的線性巻積來計算，該估計信道響應來自均衡器。然后從原始 塊減去符號間干擾。所以，得到256個"臟"代碼向量S(i)，這些代碼向量S(i)只包含塊內 干擾。 然后挑選最大似然算法，以便實現最好譯碼增益。在單元3中，計算在加法器23 和29的結果之間，即在符號X與符號S(i)之間，的歐幾里德距離。并且用于歐幾里德距離 的計算是費資源的，因為它包含需要大量乘法的平方運算。 為了降低復雜性，值得使用其它形式的計算來代替平方值計算，盡管它可能帶來 某種系統性能降低。為了簡化計算，絕對值可用來代替平方。或者可使用更復雜的函數，比 如曲線近似。 圖4表示三種方法的比較，并且在AWGN信道中進行仿真。它表明，近似只帶來很 小的性能降低。 在單元4中，對NR進行譯碼。譯碼器14收集所有256個歐幾里德距離，并且找出 最小歐幾里德距離和對應NR代碼字。特別是具有16比特的譯碼塊被映射成符號，并且然 后輸出到干擾消除器10、誤碼發生器3及反饋濾波器5。 在單元5中，計算軟信息LLR(對數-似然比)，以便幫助在前向糾錯譯碼器7中 的FEC模塊進行軟輸入迭代譯碼。所以，可實現較好性能。單元5對于一個NR塊從單元4 得到特別是256個歐幾里德距離，并且輸出用于前向糾錯的對數_似然比LLR，作為輸出代碼。 如提到的那樣，在中國專利"與NR碼相結合的時域均衡器"-CN專利申請號 200510026192. 4中，提出在部分3中描述的對數-MAP算法，以產生用于FEC譯碼器的軟信息。但這這種算法的缺點是，實施復雜性非常高。 這里提出近似最大-對數-MAP結構。該算法描述成<formula>formula see original document page 9</formula> 最大-對數-MAP算法有時仍然復雜，因為它在一次計算中包含用來計算歐幾里德 距離的兩個平方。幸運地，平方值可由絕對值或曲線近似函數代替。絕對值近似算法可給 出為<formula>formula see original document page 9</formula>
權利要求
一種具有用于對代碼編碼信息進行譯碼的塊代碼譯碼器的設備，其特征在于-距離計算器(13)，適于從干擾消除器(10)接收塊間干擾消除向量(X)和塊內干擾補償代碼向量(S(i))，以計算在這兩個向量(X、S(i))之間的歐幾里德距離，-譯碼器(14)，適于接收由距離計算器(13)計算出的歐幾里德距離，并且挑選最小距離和其對應碼代碼字，且輸出判定代碼向量，及-軟信息計算器(15)，適于從距離計算器(13)接收所述歐幾里德距離，并且計算對數-似然比(LLR)。
2. 根據權利要求l所述的設備，其中，所述距離計算器(13)適于使用近似運算，以計算 在所接收到的向量與每個經過補償的代碼向量之間的歐幾里德距離。
3. 根據權利要求1或2所述的設備，其中，所述譯碼器(14)適于收集歐幾里德距離集 的所有歐幾里德距離，并且找出最小的一個歐幾里德距離和對應代碼字，及將譯碼后的代 碼字映射到所述代碼向量。
4. 根據前述任一權利要求所述的設備，其中，所述軟信息計算器(15)適于，對于一個 碼代碼字從歐幾里德距離計算器獲得歐幾里德距離集的所有歐幾里德距離，并且使用最 大_對數-MAP算法計算對數_似然比(LLR)。
5. 根據前述任一權利要求所述的設備，其中，所述干擾消除器(10)包括 -塊間干擾消除器(ll)，適于從均衡器接收代碼向量和反饋濾波器(5)的抽頭系數并從譯碼器(6)接收之前的譯碼代碼向量，并且消除所接收的代碼向量的塊間干擾；禾口-塊內干擾補償器(12)，適于從代碼查找表(25)獲得代碼字和從均衡器獲得所述反饋 濾波器(5)的抽頭系數，并且產生經過補償的代碼向量。
6. 根據權利要求5所述的設備，其中，所述塊間干擾消除器(11)適于從均衡器收集所 述反饋濾波器(5)部分的抽頭系數和收集之前的譯碼后代碼向量，并且運算它們之間的巻 積以產生塊間干擾，及從所接收的代碼向量減去所述塊間干擾。
7. 根據權利要求5或6所述的設備，其中，所述塊內干擾補償器(12)適于從代碼查找 表獲得代碼字，并且運算所述代碼向量與均衡器中的反饋濾波器(5)的系數之間的巻積以 產生塊內干擾，及將所述塊內干擾加到所述代碼向量。
8. —種與代碼譯碼器系統相結合的自適應判定反饋均衡器，包括 _自適應反饋均衡器，-干擾消除器，及_根據權利要求8所述的設備中的代碼譯碼器。
9. 根據權利要求8所述的自適應判定反饋均衡器，適于消除多路徑回波并將均衡符號 饋送給所述干擾消除器(IO)，其中，所述干擾消除器(10)適于產生塊間干擾消除代碼向量 和塊內干擾補償代碼向量并將它們饋送到所述代碼譯碼器，并且其中，所述代碼譯碼器適 于產生譯碼后代碼向量和軟對數-似然比(LLR)值，并且將譯碼后代碼向量饋送到干擾消 除器(11)和均衡器的反饋濾波器(5)部分并將所述軟對數-似然比(LLR)饋送到前向糾 錯譯碼器(7)。
10. 根據權利要求1至7中的任一項所述的設備、或根據權利要求8或9所述的自 適應判定反饋均衡器，其中，所述代碼譯碼器適于作為Nordstrom-Robinson碼譯碼器，該Nordstrom-Robinson碼譯碼器將對應Nordstrom-Robinson碼代碼字選作代碼，并且輸出 判定Nordstrom-Robinson碼向量作為代碼向量。
11. 一種用于對Nordstrom-Robinson碼編碼信息進行譯碼的方法，其中 -塊間干擾消除向量(X)和塊內干擾補償Nordstrom-Robinson碼向量(S(i))被處理，以計算在這兩個向量(X、S(i))之間的歐幾里德距離，_最小距離及其對應Nordstrom-Robinson碼代碼字被處理，并且基于所述歐幾里德距 離輸出判定Nordstrom-Robinson碼向量，及_基于所述歐幾里德距離計算對數_似然比LLR。
12. 根據權利要求11所述的方法，適于在根據權利要求1至7中的任一項所述的設備 中或根據權利要求8或9所述的自適應判定反饋均衡器中執行。
全文摘要
本發明涉及具有用來對Nordstrom-Robinson碼編碼信息進行譯碼的Nordstrom-Robinson碼譯碼器的設備，其中，距離計算器(13)適于從干擾消除器(10)接收塊間干擾消除向量(X)和塊內干擾補償Nordstrom-Robinson碼向量(S(i))，以計算在這兩個向量(X、S(i))之間的歐幾里德距離；譯碼器(14)適于接收由距離計算器(13)計算的歐幾里德距離，并且挑選最小距離和其對應Nordstrom-Robinson碼代碼字，且輸出判定Nordstrom-Robinson碼向量；及軟信息計算器(15)適于從距離計算器(13)接收歐幾里德距離，并且計算對數-似然比(LLR)。
文檔編號H04L25/03GK101796785SQ200780053678
公開日2010年8月4日 申請日期2007年7月6日 優先權日2007年7月6日
發明者史輝鋒, 吳伸偉, 潘宇 申請人:特萊登特微系統(遠東)有限公司