專利名稱：用于在移動通信系統(tǒng)中進行符號組合的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來說涉及使用重發(fā)方案(retransmission scheme)的移動通信系統(tǒng)，具體地說，涉及用于在接收機中進行軟符號組合的裝置和方法。
背景技術(shù)：
總的來說，接收機進行軟符號組合來改善使用重發(fā)方案(例如，HARQ混合自動重復請求)的移動通信系統(tǒng)中的接收性能。
圖1圖解了在使用重發(fā)方案的移動通信系統(tǒng)中，對于每次發(fā)送使用不同調(diào)制方案和不同碼速率的數(shù)據(jù)重發(fā)。參考圖1發(fā)射機在第一次發(fā)送時使用具有碼速(R)為1/4的16QAM(正交幅度調(diào)制)發(fā)送數(shù)據(jù)。如果接收機不能接收到數(shù)據(jù)，它就發(fā)送NACK(非確認)信號給發(fā)射機，請求重發(fā)數(shù)據(jù)。然后，發(fā)射機在第二次發(fā)送(即，第一次重發(fā))時向接收機發(fā)送使用具有碼速為1/2的不同調(diào)制QPSK(正交相位鍵控)的附加的冗余信息。接收機接收該冗余信息并使其接受軟符號組合(soft symbol combining)。如果重發(fā)方案是CC(Chase Combining，追趕組合)，那么，發(fā)射機在重發(fā)時發(fā)送與在初始發(fā)送時同樣的冗余信息。如果重發(fā)方案是IR(Incremental Redundancy，增量冗余)，那么，發(fā)射機在重發(fā)時發(fā)送同樣或不同樣的冗余信息。
軟符號組合以兩種方式進行。
(1)基于同類調(diào)制方案(homogeneous modulation scheme)的軟符號組合當利用同樣的調(diào)制方案實施初始發(fā)送和重發(fā)時，接收機組合從單一解調(diào)器中輸出的軟符號，而不管是初始發(fā)送還是重發(fā)。這種軟符號組合方法被用于使用一種調(diào)制方案的HARQ系統(tǒng)，或者使用多種調(diào)制方案但從數(shù)據(jù)初始發(fā)送該數(shù)據(jù)的最后重發(fā)保持同樣的調(diào)制方案的HARQ系統(tǒng)。
(2)基于異類調(diào)制方案(heterogeneous modulation scheme)的軟符號組合當利用不同的調(diào)制方案實施初始發(fā)送和重發(fā)時，接收機組合在初始發(fā)送和重發(fā)時從不同解調(diào)器中輸出的軟符號。這種軟符號組合方法被用在使用AMCS(自適應調(diào)制和編碼方案)和自適應HARQ的通信系統(tǒng)中。
以下將更詳細地描述同類調(diào)制方案和異類調(diào)制方案。
圖2和3分別是操作根據(jù)同類調(diào)制方案和異類調(diào)制方案的傳統(tǒng)接收機的框圖。這里假設(shè)發(fā)射機在每次數(shù)據(jù)發(fā)送時，在HARQ算法中選擇一種調(diào)制方案。發(fā)射機的操作依賴于系統(tǒng)實現(xiàn)，因此這里不提供描述。
參考圖2和3，各接收機從解調(diào)器201-1和201-2(以后合起來稱為201)以及解調(diào)器202-1和202-2(以后合起來稱為202)獲得軟度量(soft metric)，這些解調(diào)器根據(jù)用于初始發(fā)送和重發(fā)的不同調(diào)制方案操作。當使用軟符號組合時，軟符號控制器203-1和203-2(以后合起來稱為203)該軟度量的算術(shù)和作為復合軟符號度量(輸出)。當不使用軟符號(soft symbol)組合時，軟符號控制器203按照原來的次序重排軟符號。雖然沒有圖解，但可以在解調(diào)器201和202以及turbo(渦式)譯碼器204-1和204-2(以后合起來稱為204)之間配置歸一化模塊，以便防止定點操作引起的溢出。歸一化可以按照很多種熟知的方法進行，因此，這里將不提供描述。
因為圖2所圖解的接收機根據(jù)同類調(diào)制方案操作，所以解調(diào)器201-1和202-1支持同樣的調(diào)制方案QPSK。另一方面，由于圖3所圖解的接收機根據(jù)異類調(diào)制方案操作，因此解調(diào)器201-2和202-2分別支持不同的調(diào)制方案QPSK和16QAM。解調(diào)器201解調(diào)初始發(fā)送的數(shù)據(jù)，解調(diào)器202解調(diào)重發(fā)的數(shù)據(jù)。當軟符號控制器203開始操作時，同時提供解調(diào)器201和202的輸出。雖然在用于說明目的的圖3中，接收機支持兩種調(diào)制方案，但可以通過使用更多解調(diào)器來擴展到支持更多調(diào)制方案。
圖2和3所圖解的解調(diào)器可以以“Evaluation Methodology”中提供的多個方式(例如，在由3GPP2(第三代合作計劃2)所提出的系統(tǒng)仿真指南“Evaluation Methodology”中提供的DMM(對偶極小度量)或者極小化誤差的最大似然度量)輸出軟度量。本發(fā)明可以使用任何軟度量產(chǎn)生方法來實現(xiàn)。這作為示例，將采用DMM。
在圖2和3中所圖解的傳統(tǒng)軟符號組合方法中，不管用于初始發(fā)送和重發(fā)的調(diào)制方案，都獨立地根據(jù)針對每一發(fā)送的相應調(diào)制方案獲得軟度量。然后，依賴于是否使用了軟符號組合，軟符號控制器203不同地操作。具體地說，兩個解調(diào)器201和202直接將軟度量饋給軟符號控制器203。如果使用了軟符號組合，則軟符號控制器203用算術(shù)方法計算兩個軟度量的平均。如果未使用軟符號組合，則軟符號控制器203重新排列軟符號。
根據(jù)turbo碼的性質(zhì)和用作turbo譯碼器204的MAP(極大后驗)譯碼器、LogMAP譯碼器和MaxLogMAP譯碼器的性能，必須考慮下列因素上述直接軟度量從用不同的調(diào)制方案的解調(diào)器饋給turbo譯碼器。
總之，在圖2和3所圖解的turbo譯碼器204中進行turbo譯碼期間，將信道可靠度Lc乘以輸入的軟度量。在AWGN(加性高斯白噪聲)環(huán)境下，信道可靠度Lc＝4Eb/No，并與信道的SNR(信噪比)成正比地增加。因此，代表軟符號的可靠度，信道可靠度Lc是一種加權(quán)因子，它在turbo譯碼器204執(zhí)行MAP譯碼時隨著軟符號的質(zhì)量變化。因此，如果SNR改變，這個加權(quán)因子也改變。因為預設(shè)了AWGN信道的目標SNR，所以，根據(jù)該目標SNR確定信道可靠度Lc。
對于MAP譯碼器，信道可靠度Lc是一非常重要的因子。眾所周知，信道可靠度Lc的估計誤差(例如過高估計或過低估計)很大程度地降低譯碼的性能。為了使性能降低達到最小，使用MaxLogMAP譯碼器代替MAP譯碼器。
如果由同類調(diào)制方案所處理的信號在諸如AWGN這樣的靜態(tài)信道中發(fā)送，則信道可靠度Lc沒有任何變化。因此，軟符號控制器203-1從圖2所圖解的接收機中的解調(diào)器201-1和202-1簡單地計算出軟度量的平均值，原因是軟度量的信道可靠度相同。
然而，在異類調(diào)制方案中，信道可靠度Lc對于不同的調(diào)制方案是不同的。例如，QPSK軟度量與8PSK或16QAM軟度量組合在一起，則這些調(diào)制方案具有不同的信道可靠度。為了優(yōu)化譯碼性能，必須根據(jù)調(diào)制方案的信道可靠度加權(quán)軟度量，其理由與上述在turbo譯碼器中根據(jù)信道條件加權(quán)信道可靠度Lc的理由相同。
當在實際實施情況下，16QAM軟度量與QPSK軟度量組合在一起時，以1∶3(16QAM∶QPSK)的比率加權(quán)該軟度量會產(chǎn)生大約0.8dB的增益提高，否則就不可能得到這樣的增益提高。這里，組合涵蓋了軟符號組合和符號重組。因此，在軟度量來自于異類解調(diào)器時，軟度量必須根據(jù)信道可靠度進行加權(quán)。事實上，傳統(tǒng)的符號組合方法主要關(guān)注同類符號的符號組合。即使當它處理異類符號的符號組合時，也只是簡單地施加同樣的信道可靠度Lc，而不用在turbo譯碼期間加權(quán)。結(jié)果降低了譯碼性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是在一接收機中提供一種裝置和方法，用于將可靠度加權(quán)因子(RWF)分配給從使用不同的調(diào)制方案的、移動通信系統(tǒng)中的解調(diào)器中輸出的軟度量。
為了實現(xiàn)上述和其他目標，提供一種在移動通信系統(tǒng)中軟組合符號的裝置和方法。在該移動通信系統(tǒng)中，發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照該調(diào)制方案解調(diào)該調(diào)制符號。軟符號組合裝置包括RWF計算器、RWF控制器和軟符號控制器。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，RWF計算器計算針對各調(diào)制方案的各RWF。RWF控制器將所解調(diào)的軟符號乘以RWF。軟符號控制器組合各乘積值。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，RWF計算器從每個調(diào)制方案計算調(diào)制符號的LLR(對數(shù)似然比)，并確定LLR的相對比率為針對調(diào)制方案的RWF。RWF控制器將所解調(diào)的軟符號的軟度量乘以RWF。軟符號控制器組合乘出來的各軟度量。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，RWF計算器從每個調(diào)制方案計算調(diào)制符號的SNR，并確定SNR的相對比率為針對調(diào)制方案的RWF。RWF控制器將所解調(diào)的軟符號的軟度量乘以RWF。軟符號控制器組合乘出來的各軟度量。
根據(jù)本發(fā)明的再另一方面，RWF計算器從每個調(diào)制方案計算調(diào)制符號的能量，并確定各能量的相對比率為針對調(diào)制方案的RWF。RWF控制器將所解調(diào)的軟符號的軟度量乘以RWF。軟符號控制器組合乘出來的各軟度量。
根據(jù)本發(fā)明的再另一方面，RWF計算器從每個調(diào)制方案計算調(diào)制符號的幅度，并確定各幅度的相對比率為針對調(diào)制方案的RWF。RWF控制器將所解調(diào)的軟符號的軟度量乘以RWF。軟符號組合器組合乘出來的各軟度量。


根據(jù)在考慮到伴隨的附圖的情況下的下列詳細描述，本發(fā)明的上述和其他目的和優(yōu)點將變得更加明白，其中圖1圖解了對于使用重發(fā)方案的通信系統(tǒng)中的每一個發(fā)送，使用不同調(diào)制和不同編碼率的數(shù)據(jù)重發(fā)；圖2是根據(jù)同類調(diào)制方案操作的傳統(tǒng)接收機的方框圖；
圖3是根據(jù)異類調(diào)制方案操作的傳統(tǒng)接收機的方框圖；圖4是使用本發(fā)明的、利用多個調(diào)制方案的發(fā)送裝置和接收裝置的方框圖；圖5是用于組合來自根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于異類調(diào)制的系統(tǒng)中的多個解調(diào)器的軟度量的裝置的方框圖；圖6圖解了圖5所圖解的可靠度加權(quán)因子(RWF)控制器；圖7圖解了8PSK信號的星座圖；圖8圖解了16QAM信號的星座圖；圖9圖解了根據(jù)是否施加RWF比較同類調(diào)制和異類調(diào)制的性能的曲線圖；圖10是圖解接收機中的一操作的流程圖，該操作用于在根據(jù)本發(fā)明的實施例中的基于異類調(diào)制的系統(tǒng)中，計算關(guān)于所解調(diào)的符號的軟度量的各RWF。
具體實施例方式
以下將參考伴隨的附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在下列描述中，將不詳細描述眾所周知的功能和結(jié)構(gòu)，因為不必要的細節(jié)會模糊本發(fā)明。
下列描述是基于本發(fā)明不限于HARQ，而是有關(guān)于解調(diào)器輸出的軟符號組合或符號重組進行的，不管解調(diào)器的輸入是否是全部為初始發(fā)送數(shù)據(jù)、重發(fā)數(shù)據(jù)或初始發(fā)送數(shù)據(jù)和重發(fā)數(shù)據(jù)兩者，并且不管解調(diào)器同時解調(diào)還是依次解調(diào)。術(shù)語“同類”和“異類”在這里用來分別指示使用同樣的調(diào)制方案和使用不同的調(diào)制方案。
圖4是使用本發(fā)明的、利用多個調(diào)制方案的發(fā)送裝置和接收裝置的方框圖。參考圖4，在發(fā)送裝置中，信道解碼器401產(chǎn)生前向糾錯碼(FEC)來糾正信道407中的錯誤。當請求數(shù)據(jù)重發(fā)時，冗余選擇器402根據(jù)已知的冗余方法中的編碼率來選擇冗余信息。通常利用冗余選擇器402來實施CC(ChaseCombining，追趕組合)和IR(Incremetal Redundancy，增量冗余)。多路復用器(MUX)403將冗余信息輸出到多個調(diào)制器404-1至404-N之中使用對應于當前發(fā)送的調(diào)制方案的調(diào)制器。該調(diào)制器以其調(diào)制方案調(diào)制該冗余信息。如果系統(tǒng)是CDMA(碼分多址)系統(tǒng)，則擴展器(spreader)405以預定的擴展碼(spreading code)擴展調(diào)制符號。發(fā)射機406向上變頻(upconvert)該擴展信號到適合發(fā)送的RF(射頻)信號，并在信道407上發(fā)送RF信號。
接收裝置按照發(fā)送裝置的相反次序操作。接收機408向下變頻(downconvert)在信道407上接收到的RF信號到基帶信號。去擴展器(despreader)409以預定的擴展碼去擴展(despread)該基帶信號。解調(diào)器410-1至410-N根據(jù)它們的解調(diào)方案擴展信號。多路分解器(DEMUX)411有選擇地將解調(diào)器410-1至410-N的輸出饋給軟符號控制器412。調(diào)制和編碼控制器414共同控制發(fā)送和接收裝置。調(diào)制和編碼控制器414選擇編碼率、冗余信息和調(diào)制方案，以相應地控制冗余選擇器402、軟符號控制器412、MUX 403和DEMUX 411。進行選擇的判據(jù)依賴于系統(tǒng)實現(xiàn)，因此其細節(jié)不在此提供。以后將更詳細地描述作為本發(fā)明的主要特征的軟符號控制器412。
圖5是用于組合從根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于異類調(diào)制的系統(tǒng)中的多個解調(diào)器輸出的軟度量的裝置的方框圖。參考圖5，解調(diào)器410-1至410-N以不同解調(diào)方案解調(diào)從圖4所圖解的去擴展409中接收到的信號。例如，解調(diào)器410-2以QPSK解調(diào)，解調(diào)器410-N以16QAM解調(diào)。RWF計算器503計算將要被分配給來自每個解調(diào)器的軟度量的RWF。只要解調(diào)器使用同樣的調(diào)制方案，RWF對于該解調(diào)器來說就是固定的常數(shù)。RWF控制器501將來自解調(diào)器410-1至410-N的軟度量乘以分配給各個軟度量的RWF。軟符號控制器412組合從RWF控制器501接收到的多個軟度量，并將所組合的軟度量饋給信道譯碼器413。這里，turbo譯碼器用作信道譯碼器413。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，當使用不同的調(diào)制方案時，接收裝置配備RWF控制器501來控制對于每一個解調(diào)器的相對信號可靠度Lc。運行RWF控制器501來反映從解調(diào)器410-1至410-N接收到的軟度量中的信道可靠度，以便在軟符號控制器412的軟符號組合之后、在turbo譯碼器413中達到最佳的譯碼性能。換句話說，RWF控制器501控制加權(quán)因子。該加權(quán)因子根據(jù)調(diào)制方案和調(diào)制符號的SNR來確定。
以下將描述獲得RWF的方法。
如圖5所圖解，在根據(jù)異類調(diào)制方案操作的接收機的解調(diào)器中加權(quán)軟度量時，計算RWF是最重要的。計算關(guān)于來自解調(diào)器的軟度量的RWF，以使得對于不同調(diào)制方案的解調(diào)符號具有優(yōu)于turbo譯碼的等效可靠度。RWF計算器503執(zhí)行RWF計算。RWF計算可以以軟件或硬件(例如，查找表(LUT)或電路)來實現(xiàn)。當利用軟件計算RWF時，調(diào)用RWF計算公式的程序可以存儲在ROM(只讀存儲器)中。RWF控制器501將RWF乘以相應的軟度量。RWF控制器501也可以以硬件(例如，計算器)或軟件(例如，程序)來實現(xiàn)。
圖6圖解了根據(jù)本發(fā)明的RWF控制器501的實施例。參考圖6，RWF控制器501包括如圖5所圖解的解調(diào)器410-1至410-N那樣多個的乘法器601-1至601-N。乘法器601-1將從第一解調(diào)器410-1接收到的軟度量乘以從RWF計算器503接收到的RWF(RWF 1)，乘法器601-2將從第二解調(diào)器410-2接收到的軟度量乘以從RWF計算器503接收到的RWF(RWF 2)。按照同樣的方式，乘法器601-N將從第N解調(diào)器410-N接收到的軟度量乘以從RWF計算器503接收到的RWF(RWF N)。也就是說，RWF控制器501將來自解調(diào)器410-1至410-N的軟度量乘以分配給各個軟度量的RWF。
如上所述，在本發(fā)明中，最好以1∶3的比例加權(quán)16QAM軟度量和QPSK軟度量。此外，加權(quán)比相似于調(diào)制方案的發(fā)送信號的幅度比1∶3.16(＝

∶1)。這意味著根據(jù)不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的SNR與它們的信道可靠度Lc密切相關(guān)。有關(guān)的模擬結(jié)果將在以下進行描述。
按照上述描述，如果初始發(fā)送和重發(fā)是根據(jù)異類調(diào)制方案實施的，那么在turbo譯碼期間，在不考慮不同調(diào)制的情況下，將公用RWF應用到異類軟度量會導致性能下降。在初始發(fā)送和重發(fā)時，使用同樣數(shù)量的Walsh碼的模擬揭示了分別用1/3RWF和1/4RWF加權(quán)8SPK軟度量和QPSK軟度量產(chǎn)生最好的turbo譯碼性能。表l和表2說明了這一模擬的結(jié)果。
(表1)


(表2)

參考表1，在用同樣的發(fā)送功率以16QAM實施初始發(fā)送而以QPSK實施重發(fā)的情況下，當關(guān)于16QAM的QPSK的RWF是3或其近似值(例如，2.95或3)時，獲得最低的PER(分組錯誤率)，即1.90e-02。
參考表2，在用同樣的發(fā)送功率以8PSK實施初始發(fā)送而以QPSK實施重發(fā)的情況下，當關(guān)于8PSK的QPSK的RWF是4的近似值(例如，3.9、3.95或3.97)時，獲得最低的PER(分組錯誤率)，即1.20e-02。
考慮到模擬結(jié)果，提出了下列RWF計算方法。根據(jù)實施的復雜度和性能有選擇地使用它們。RWF計算方法的組合使用的可用性依賴于系統(tǒng)。通過組合所提出的計算方法所產(chǎn)生的新RWF計算方法的詳細描述不在這里給出。
方法1在第一方法中，使用來自不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的SNR、能量或幅度的比率來計算RWF。例如，如果QPSK調(diào)制符號的SNR是A，16QAM調(diào)制符號的SNR是B，則它們的RWF比率為A∶B。這里，A和B是線性的。
此外，可以根據(jù)調(diào)制符號的幅度例如通過下述的方程(1)計算RWF。在方程(1)中，分子表示來自調(diào)制方案A的調(diào)制符號的幅度。分母表示來自調(diào)制方案B的調(diào)制符號的幅度。
或者，可以基于調(diào)制符號的能量例如通過下述的方程(2)計算RWF。在方程(2)中，分子表示來自調(diào)制方案A的調(diào)制符號的能量。分母表示來自調(diào)制方案B的調(diào)制符號的能量。
RWF=(1LΣkL(Xk2+Yk2)ModulationA1LΣkL(Xk2+Yk2)ModulationB)---(1)]]>RWF=(1LΣkL(Xk2+Yk2)ModulationA1LΣkL(Xk2+Yk2)ModulationB)---(2)]]>上述方程(1)表示基于調(diào)制方案A分別計算L個調(diào)制符號的幅度，然而再基于調(diào)制方案B分別計算L個調(diào)制符號的幅度，從而計算出各RWF的理論過程，其中變量L表示為了比較幅度的目的而測量的調(diào)制符號的數(shù)量，變量Xk和Yk分別表示第k個調(diào)制符號的同相分量值和正交分量值。例如，對應于在圖7中定義成I-信道的X-軸的調(diào)制符號Sk的相位分量值被表示為Xk，對應于定義成Q-信道的Y-軸的調(diào)制符號Sk的相位分量值被表示為Yk。也就說，在正交坐標系中，一個調(diào)制符號可以表示成(Xk，Yk)的形式。因此，正如從方程(1)所看到的那樣，一系列的操作平方Xk和Yk、將平方的結(jié)果相加然后關(guān)于相加的結(jié)果求平方根，與使用正交坐標計算從中心到已知符號的位置的距離的過程相同。
在方程(2)中，變量L、Xk和Yk實質(zhì)上與方程(1)中所限定的同樣的符號相同。然而，方程(2)指示一個替換過程，與方程(1)的過程很不一樣，在其中由每個調(diào)制方案計算調(diào)制符號的能量，然后根據(jù)能量計算RWF。根據(jù)這個過程，計算關(guān)于的平方和的平方根被代之以將平方的結(jié)果相加，因此，計算出要被用作計算RWF的因子的各個調(diào)制方案的平均能量。
方法2
在第二種方法中，利用映射到來自每個調(diào)制方案的調(diào)制符號的多個代碼符號的平均LLR(對數(shù)似然比)或軟度量比，來計算RWF。在QPSK中，兩個代碼符號s0和s1映射到一個調(diào)制符號，并計算兩個代碼符號s0和s1的平均LLR，即Avg_LLR(QPSK)。在8PSK中，三個代碼符號s0、s1和s2映射到如圖7所圖解的一個調(diào)制符號，并計算三個代碼符號s0、s1和s2的平均LLR，即Avg_LLR(8PSK)。在16QAM中，四個代碼符號s0、s1、s2和s3映射到一個調(diào)制符號，并計算四個代碼符號s0、s1、s2和s3的平均LLR，即Avg_LLR(16QAM)。按照同樣的方式，計算映射到64QAM調(diào)制符號的代碼符號的平均LLR，即Avg_LLR(64QAM)。所計算出來的平均LLR的比率被用作RWF。表達成RWF=1LMΣk=1LΣi=0m-1Soft_Metric(k,i)]]>=1LMΣk=1LΣi=0m-1Klog(Pr{sk,j=1|Xk,Yk}Pr{sk,j=0|Xk,Yk})---(3)]]>上述方程(3)表示計算關(guān)于L個調(diào)制符號的Soft Metric(k，i)然后計算RWF的過程，其中變量L表示為了比較幅度大小的目的而測量的調(diào)制符號的數(shù)量，變量M表示構(gòu)成一個符號的代碼位。例如，在圖7中，M是3。也就是說，一個調(diào)制符號Sk由三個代碼符號Sk0、Sk1和Sk2組成。在方程(3)中，變量Xk和Yk分別表示第k個調(diào)制符號同相分量值和正交分量值。例如，對應于在圖7中定義成I-信道的X-軸的調(diào)制符號Sk的相位分量值被表示為Xk，對應于定義成Q-信道的Y-軸的調(diào)制符號Sk的相位分量值被表示為Yk。也就說，利用正交坐標系，一個調(diào)制符號可以表示成(Xk，Yk)的形式。此外，在方程(3)中，Pr{A|B，C}表示在事件B和C發(fā)生的條件下，出現(xiàn)事件A的概率。K是用來歸一化的常數(shù)。因子i和k分別表示代碼符號的調(diào)制符號的次序。方程(3)代表計算第k個調(diào)制符號的各自代碼符號Xk和Yk成為“0”或“1”的概率的過程，因此，可以根據(jù)所計算出的概率值計算軟度量，然后根據(jù)軟度量的平均值計算RWF。
方法3在第三種方法中，通過簡化或近似方程(3)來計算RWF。例如，整體地近似方程(3)，或只近似Soft_Metric(k，i)。后面將描述方程(3)的近似。
方法4由于方程(3)的復雜性，一貫使用從模擬(例如表1和表2)導出的RWF。這種方法將在后面更加詳細地描述。
圖7和圖8圖解了8PSK和16QAM信號的星座圖。按照圖解，在每個調(diào)制方案中，m個編碼的位被映射到一個調(diào)制符號。按照方程(3)，代碼位sk，i(i＝0，1，...，m-1)的軟度量或LLRΛ(Sk，i)由下述方程計算Λ(sk,i)=Klog(Pr{sk,j=1|Xk,Yk}Pr{sk,j=0|Xk,Yk|),i=0,1,...,m-1---(4)]]>其中K是常數(shù)，Pr{A|B}是定義成在事件B發(fā)生的條件下，出現(xiàn)事件A的概率的條件概率。Xk和Yk表示在圖7和8的接收符號的X-軸(I信道)和Y-軸(Q信道)坐標。根據(jù)通信理論，Xk和Yk分別表示符號的同相分量值和正交分量值。由于方程(4)顯示非線性特征并需要相對大量的計算，所以在實際實施時，通常采用近似方程(4)的簡單算法。使用方程(4)的軟度量計算是熟知的，因此，這里不提供描述。此外，為了更好地理解本發(fā)明，將描述近似方程(4)的方法。
當采納多元(M-ary)QAM和8PSK時，近似方法之一是DMM。甚至對具有相對高的調(diào)制階的多元(M-ary)QAM和多元PSK，也可以利用方程(4)來獲得軟度量。
在16QAM中，例如，按照方程(4)所計算的代碼位的軟度量或LLR通過方程(5)進行近似。由于方程(5)僅僅在AWGN信道環(huán)境中有效，因此在接收的信號的SNR時刻在變化的衰減信道環(huán)境中需要適當補償。
Λ(Sk，1)＝XkΛ(Sk，0)＝|Xk|-2a ……(5)Λ(Sk，3)＝Y(jié)kΛ(Sk，2)＝|Yk|-2a在8PSK中，按照方程(4)那樣計算代碼位的軟度量或LLR是由如下進行近似Λ(sk,2)=Yk]]>Λ(sk,1)=Xk---(6)]]>Λ(sk,0)=1-|YkXk|]]>如方程(5)和(6)，雖然所編碼的位來自同樣的所接收到的符號(Xk，Yk)，它們具有不同的軟度量。這里，“同樣的接收到的符號”指的是同樣的調(diào)制符號能量或同樣的調(diào)制符號SNR的意思。因此，可以推導出，即使所編碼的位的軟度量不是來自同樣的所接收到的符號，它們也是不同的。
方程(5)和(6)可以用于對方程3進行近似。根據(jù)本發(fā)明包括方法1、2和3的實施例，如果使用一個調(diào)制方案并且調(diào)制符號的SNR相同，則施加預定的RWF到來自調(diào)制符號的每個代碼位的軟度量。例如，在8PSK中，施加4Eb/No(＝Lc)的RWF。另一方面，如果使用不同的調(diào)制方案，則計算異類符號的RWF并且以下列步驟、用該RWF加權(quán)異類軟度量。
步驟1關(guān)于每一個調(diào)制方案計算平均軟度量；步驟2計算平均軟度量的相對比率；以及步驟3作為RWF將該相對軟度量施加到解調(diào)器輸出的軟度量。
雖然可以通過根據(jù)上述步驟推導的方程來實現(xiàn)最優(yōu)的RWF，但方程推導需要高精確度并且很復雜。此外，可能會將誤差帶進方程的近似解。
還可以進一步注意另一個實施例，代替步驟1，在假設(shè)以同樣的功率在具有同樣的信道噪聲的AWGN信道環(huán)境中發(fā)送來自不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的情況下，計算從對應于不同調(diào)制方案的解調(diào)器中輸出的軟度量的平均。本發(fā)明的第二實施例對應于方法4。該方法的優(yōu)點在于，當在方程中產(chǎn)生誤差時，該方法也相當精確，原因是RWF是從表1和表2所圖解的模擬中獲得的。
圖9圖解了示出根據(jù)是否使用RWF，在同類調(diào)制方案和異類調(diào)制方案之間的性能比較的曲線圖。該性能是當信號用RWF加權(quán)時，以關(guān)于Ec/Nt的譜效率表示的。
參考圖9，實線表示當使用RWF時的模擬結(jié)果，虛線表示當不使用RWF時的模擬結(jié)果。用口標記的線指示在初始發(fā)送和重發(fā)時，以具有R＝3/8的16QAM的信號發(fā)送，而用X標記的線指示在初始發(fā)送時以具有R＝3/8的16QAM和在重發(fā)時以具有R＝3/4的QPSK的信號發(fā)送。應該注意到，當使用同樣調(diào)制方案時，在初始發(fā)送和重發(fā)之間不存在性能差異。也就是說，在初始發(fā)送和重發(fā)中采用16QAM的情況下，即使使用RWF(Diff Weight)，也只能看到可以忽略的輕微性能差異。然而，如果在初始發(fā)送和重發(fā)時使用不同的調(diào)制方案，則根據(jù)是否使用了RWF而引起巨大的性能差異。給定同樣的譜效率，則使用RWF(Diff Weight)和不使用RWF(Even Weight)之間的性能差異是Ec/Nt大約為1.0dB或更大。因此，當使用不同的調(diào)制方案時，必須將RWF施加到初始發(fā)送符號和重發(fā)符號中。
使用RWF的另一個考慮是，當使用不同的調(diào)制方案時，RWF根據(jù)可用的Walsh碼的數(shù)量的比率變化。例如，如果在初始發(fā)送和重發(fā)時分別使用16QAM和QPSK，那么，隨著用于重發(fā)的Walsh碼的數(shù)量與用于初始發(fā)送的Walsh碼的數(shù)量的比率的增加，分配給16QAM的RWF減小，以便實現(xiàn)最優(yōu)性能。這是因為在同樣的信道環(huán)境下(即給定同樣的噪聲功率)，代碼符號的SNR與Walsh碼的數(shù)量成正比地增加。因此，信道的可靠度必須以與SNR成正比地增加，理由與根據(jù)調(diào)制符號的SNR確定RWF的理由相同?？傊绻o每個發(fā)送方案分配不同的符號能量，則該符號能量差異必定反映在RWF中。首先，以方法1、2或3計算RWF。然而，在RWF中反映關(guān)于每個調(diào)制方案的能量比率。這里，關(guān)于用于每個發(fā)送的Walsh碼的數(shù)量的信息在預設(shè)的消息信道上或通過信令投遞到接收裝置。
圖10是圖解接收機中的一操作的流程圖，該操作用于在根據(jù)本發(fā)明的實施例中的基于異類調(diào)制的系統(tǒng)中，計算分配給調(diào)制符號的軟度量的各RWF。以基于LLR的最優(yōu)化方法或基于SNR、能量或幅度的次優(yōu)化方法獲得RWF。這個過程在RWF計算器503中執(zhí)行。
參考圖10，RWF計算器503在步驟1001中確定是否使用了不同的調(diào)制方案。如果使用了不同的調(diào)制方案，即異類調(diào)制方案，則過程進行到步驟1003。另一方面，對于同類調(diào)制方案(意味著多個解調(diào)器使用同樣的調(diào)制方案)，RWF計算器503在步驟1021中確定要公用地分配給來自解調(diào)器的軟度量的RWF，并將該RWF饋給RWF控制器501。
在步驟1003中，RWF計算器503開始利用來自N個調(diào)制方案的調(diào)制符號(Xk，Yk)計算RWF。一個調(diào)制符號由M個代碼位(s0，s1，...，sM-1)表示。在步驟1005中，RWF計算器503計算在來自每個調(diào)制方案的調(diào)制符號中的M個代碼位(s0，s1，…，sM-1)的LLR(LLR(i)0，LLR(i)1，...，LLR(i)M-1)。毫無疑問，調(diào)制符號是隨機地被選定的，從而獲得關(guān)于各自調(diào)制方案的平均調(diào)制符號。LLR可以算術(shù)地或通過模擬統(tǒng)計地進行計算。
在步驟1007，RWF計算器503計算關(guān)于每個調(diào)制方案的M個LLR，Avg_LLR(1)、Avg_LLR(2)、Avg_LLR(3)、……、Avg_LLR(N)的平均。在步驟1009，RWF計算器503計算N個平均LLR的相對比率。例如，QPSK的平均LLR是Avg LLR(1)，QPSK的其他平均LLR與該平均LLR的比率(Avg_LLR(i)/Avg_LLR(QPSK))被計算成1∶H1∶H2∶…∶HN，并被設(shè)置成RWF。雖然描述了計算RWF，但映射到調(diào)制方案的組合的RWF可以預先設(shè)定并存儲在存儲器中。
在步驟1011中，RWF計算器503比較N個調(diào)制方案的最終發(fā)送增益。最終發(fā)送增益受Walsh碼的數(shù)量的影響。換句話說，可以利用用于發(fā)送的Walsh碼的數(shù)量來估計該最終發(fā)送增益。接收裝置在消息信道或通過信令，從發(fā)送裝置(通常是基站)接收關(guān)于用于每個發(fā)送的Walsh碼的數(shù)量的信息。如果該最終發(fā)送增益相等，則RWF計算器503在步驟1013中將該RWF饋給RWF控制器412。如果該最終發(fā)送增益不相同，則RWF計算器503將每個調(diào)制方案的相對發(fā)送增益的線性值乘以相應的RWF，并且在步驟1013中將乘積確定為該調(diào)制方案的信RWF。上述基于LLR的RWF計算是一種最優(yōu)方法。
現(xiàn)在描述基于SNR、能量或幅度的次優(yōu)化的RWF計算方法。
在步驟1003中，RWF計算器503開始利用來自N個調(diào)制方案的調(diào)制符號(Xk，Yk)計算RWF。在步驟1007中，RWF計算器503計算調(diào)制符號(Xk，Yk)的SNR、能量或幅度。在步驟1019中，RWF計算器503計算平均值的相對比率1∶H1∶H2∶…∶HN，并將該相對比率設(shè)置為RWF。然后，過程進行到步驟1011。
在本發(fā)明的實施例中，計算來自每個調(diào)制方案的調(diào)制符號的平均LLR、調(diào)制信號的平均SNR、能量或幅度。然后從平均值的相對比率中獲得RWF。如果每個調(diào)制方案對發(fā)送符號具有不同的發(fā)送增益，則通過將RWF乘以發(fā)送增益來更新RWF。
按照如上所述的本發(fā)明，在基于一類調(diào)制的系統(tǒng)的接收機中，用符號組合中的RWF加權(quán)從多個解調(diào)器輸出的軟度量。因此，優(yōu)化了在軟符號組合之后的信道譯碼器的譯碼性能。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參考其優(yōu)選實施例進行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應該理解，在不脫離本發(fā)明的、有所撫的權(quán)利要求限定的精神和范圍的情況下可以進行形式和細節(jié)方面的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種在移動通信系統(tǒng)中組合解調(diào)符號的方法，在該移動通信系統(tǒng)中包括發(fā)送裝置和接收裝置，發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照該不同的調(diào)制方案解調(diào)該調(diào)制符號，該方法包括步驟為不同的調(diào)制方案確定加權(quán)因子；以及將所解調(diào)的符號乘以加權(quán)因子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括組合所乘的值的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中加權(quán)因子是可靠度加權(quán)因子(RWF)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中加權(quán)因子是預定值。
5.一種在移動通信系統(tǒng)中組合解調(diào)符號的方法，在該移動通信系統(tǒng)中包括發(fā)送裝置和接收裝置，發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照該不同的調(diào)制方案解調(diào)該調(diào)制符號，該方法包括步驟計算來自每個不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的對數(shù)似然比(LLR)；確定LLR的相對比率作為關(guān)于不同調(diào)制方案的加權(quán)因子；將所解調(diào)的符號的軟度量乘以這些加權(quán)因子；以及組合所乘的各軟度量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中LLR計算步驟包括計算映射到來自每個不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的各編碼位的各LLR；計算各LLR的平均；以及將該平均LLR作為關(guān)于不同調(diào)制方案的LLR。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括步驟比較來自不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的各個發(fā)送增益；以及如果這些發(fā)送增益不同，則用這些發(fā)送增益更新各加權(quán)因子。
8.一種在移動通信系統(tǒng)中組合解調(diào)符號的方法，在該移動通信系統(tǒng)中包括發(fā)送裝置和接收裝置，發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照該不同的調(diào)制方案解調(diào)該調(diào)制符號，該方法包括步驟計算來自每個不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的信噪比(SNR)；確定各SNR的各相對比率作為關(guān)于不同調(diào)制方案的加權(quán)因子；將所解調(diào)的符號的軟度量乘以這些加權(quán)因子；以及組合所乘的各軟度量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括步驟比較來自不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的各個發(fā)送增益；以及如果這些發(fā)送增益不同，則用這些發(fā)送增益更新各加權(quán)因子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，調(diào)制符號的發(fā)送增益利用用于調(diào)制符號的Walsh碼的數(shù)量來確定。
11.一種在移動通信系統(tǒng)中組合解調(diào)符號的方法，在該移動通信系統(tǒng)中包括發(fā)送裝置和接收裝置，發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照該不同的調(diào)制方案解調(diào)該調(diào)制符號，該方法包括步驟計算來自每個不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的能量；確定各能量的各相對比率作為關(guān)于不同調(diào)制方案的加權(quán)因子；將所解調(diào)的符號的軟度量乘以這些加權(quán)因子；以及組合所乘的各軟度量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括步驟比較來自不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的各個發(fā)送增益；以及如果這些發(fā)送增益不同，則用這些發(fā)送增益更新各加權(quán)因子。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，調(diào)制符號的發(fā)送增益利用用于調(diào)制符號的Walsh碼的數(shù)量來確定。
14.一種在移動通信系統(tǒng)中組合解調(diào)符號的方法，在該移動通信系統(tǒng)中包括發(fā)送裝置和接收裝置，發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照該不同的調(diào)制方案解調(diào)該調(diào)制符號，該方法包括步驟計算來自每個不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的幅度；確定各幅度的各相對比率作為關(guān)于不同調(diào)制方案的加權(quán)因子；將所解調(diào)的符號的軟度量乘以這些加權(quán)因子；以及組合所乘的各軟度量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括步驟比較來自不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的各個發(fā)送增益；以及如果這些發(fā)送增益不同，則用這些發(fā)送增益更新各加權(quán)因子。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中，調(diào)制符號的發(fā)送增益利用用于調(diào)制符號的Walsh碼的數(shù)量來確定。
17.一種在移動通信系統(tǒng)中組合解調(diào)符號的裝置，在該移動通信系統(tǒng)中包括發(fā)送裝置和接收裝置，發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照該不同的調(diào)制方案解調(diào)該調(diào)制符號，該裝置包括可靠度加權(quán)因子計算器，用于為不同的調(diào)制方案計算加權(quán)因子；以及加權(quán)因子控制器，用于將解調(diào)符號乘以加權(quán)因子。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，還包括軟符號控制器，用于組合所乘的值。
19.一種在移動通信系統(tǒng)中組合解調(diào)符號的裝置，在該移動通信系統(tǒng)中包括發(fā)送裝置和接收裝置，發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照該不同的調(diào)制方案解調(diào)該調(diào)制符號，該裝置包括加權(quán)因子計算器，用于計算來自每個不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的對數(shù)似然比(LLR)，并確定LLR的相對比率作為關(guān)于不同調(diào)制方案的加權(quán)因子；加權(quán)因子控制器，用于將所解調(diào)的符號的軟度量乘以這些加權(quán)因子；以及軟符號控制器，用于組合所乘的各軟度量。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其中加權(quán)因子計算器計算映射到來自每個不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的各編碼位的各LLR，計算各LLR的平均，并且將該平均LLR作為關(guān)于不同調(diào)制方案的LLR。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其中加權(quán)因子計算器比較來自不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的各個發(fā)送增益，并且如果這些發(fā)送增益不同，則用這些發(fā)送增益重置各加權(quán)因子。
22.一種在移動通信系統(tǒng)中組合解調(diào)符號的裝置，在該移動通信系統(tǒng)中包括發(fā)送裝置和接收裝置，發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照該不同的調(diào)制方案解調(diào)該調(diào)制符號，該裝置包括加權(quán)因子計算器，用于計算來自每個不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的信噪比(SNR)，并確定各SNR的各相對比率作為關(guān)于不同調(diào)制方案的加權(quán)因子；加權(quán)因子控制器，用于將所解調(diào)的符號的軟度量乘以這些加權(quán)因子；以及軟符號控制器，用于組合所乘的各軟度量。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的裝置，其中加權(quán)因子計算器比較來自不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的各個發(fā)送增益，并且如果這些發(fā)送增益不同，則用這些發(fā)送增益重置各加權(quán)因子。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的裝置，其中調(diào)制符號的發(fā)送增益利用用于調(diào)制符號的Walsh碼的數(shù)量來確定。
25.一種在移動通信系統(tǒng)中組合解調(diào)符號的裝置，在該移動通信系統(tǒng)中包括發(fā)送裝置和接收裝置，發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照該不同的調(diào)制方案解調(diào)該調(diào)制符號，該裝置包括加權(quán)因子計算器，用于計算來自每個不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的能量，并確定各能量的各相對比率作為關(guān)于不同調(diào)制方案的加權(quán)因子；加權(quán)因子控制器，用于將所解調(diào)的符號的軟度量乘以這些加權(quán)因子；以及軟符號控制器，用于組合所乘的各軟度量。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中加權(quán)因子計算器比較來自不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的各個發(fā)送增益，并且如果這些發(fā)送增益不同，則用這些發(fā)送增益更新各加權(quán)因子。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的裝置，其中調(diào)制符號的發(fā)送增益利用用于調(diào)制符號的Walsh碼的數(shù)量來確定。
28.一種在移動通信系統(tǒng)中組合解調(diào)符號的裝置，在該移動通信系統(tǒng)中包括發(fā)送裝置和接收裝置，發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照該不同的調(diào)制方案解調(diào)該調(diào)制符號，該裝置包括加權(quán)因子計算器，用于計算來自每個不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的幅度，并確定各幅度的各相對比率作為關(guān)于不同調(diào)制方案的加權(quán)因子；加權(quán)因子控制器，用于將所解調(diào)的符號的軟度量乘以這些加權(quán)因子；以及軟符號組合器，用于組合所乘的各軟度量。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的裝置，其中加權(quán)因子計算器比較來自不同調(diào)制方案的調(diào)制符號的各個發(fā)送增益，并且如果這些發(fā)送增益不同，則用這些發(fā)送增益重置各加權(quán)因子。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其中調(diào)制符號的發(fā)送增益利用用于調(diào)制符號的Walsh碼的數(shù)量來確定。
全文摘要
一種在移動通信系統(tǒng)中軟組合解調(diào)符號的裝置和方法。發(fā)送裝置以不同的調(diào)制方案調(diào)制符號，接收裝置按照這些調(diào)制方案解調(diào)調(diào)制符號。軟符號組合裝置包括RWF計算器、RWF控制器和軟符號控制器。RWF計算器計算調(diào)制符號的能量并將能量的相對比率確定為RWF。RWF控制器將解調(diào)的軟符號的軟度量乘以RWF。最后，軟符號控制器組合所乘的軟度量。
文檔編號H04L27/00GK1493129SQ02805393
公開日2004年4月28日 申請日期2002年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月19日
發(fā)明者金潣龜, 金 龜, 河相赫 申請人:三星電子株式會社