对通过信道发送的符号进行解码的方法和接收器技术

一种方法接收通过信道发送的符号，从码字星座选择邻近接收符号的第一码字和邻近第一码字的第二码字集，并且确定相对于所述第一码字成为所述发送符号的似然度的、各个第二码字成为所述发送符号的相对似然度。接下来，所述方法将接收符号中的每个数据位的对数似然比(LLR)的近似值确定为第二码字中具有相同数据位值的至少一些第二码字的相对似然度之和与第二码字中具有不同数据位值的至少一些第二码字的相对似然度之和的比率的对数，并且利用每个数据位的LLR来解码接收符号。

Method and receiver for decoding symbols transmitted through channels

A method receives symbols transmitted through a channel, selects the first codeword adjacent to the received symbol and the second codeword set adjacent to the first codeword from the codeword constellation, and determines the relative likelihood of each second codeword becoming the transmitted symbol relative to the likelihood of the first codeword becoming the transmitted symbol. Next, the method determines the approximation of the logarithmic likelihood ratio (LLR) of each data bit in the received symbol as the logarithm of the sum of the relative likelihood of at least some second codewords with the same data bit value in the second codeword and the ratio of the sum of the relative likelihood of at least some second codewords with different data bit values in the second codeword, and uses the LR of each data bit to solve the problem. The code receives symbols.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对通过信道发送的符号进行解码的方法和接收器
本专利技术总体上涉及数字通信，并且更具体地，涉及计算用于解码调制符号的对数似然比(LLR)。
技术介绍
在数字通信系统中，发送器通常基于前向纠错(FEC)编码方案对业务数据(trafficdata)进行编码以获取码位(codebit)，并且还基于调制方案将码位映射至调制符号。发送器然后处理调制符号以生成调制信号并经由通信信道发送该信号。通信信道以信道响应使发送的信号失真，并以噪声和干扰进一步劣化该信号。接收器接收发送的信号并处理接收的信号以获取符号，所述符号可以是由发送器发送的调制符号的失真和噪声版本。接收器然后可以基于所接收的符号计算码位的对数似然比(LLR)。LLR表示针对每个码位发送零('0')或一('1')的置信度。针对给定码位，正LLR值可以表示针对该码位发送'0'的更大置信度，负LLR值可以表示针对该码位发送'1'的更大置信度，并且LLR值为0可以指示针对该码位发送'0'或'1'的相等似然度。利用FEC解码器，接收器然后可以解码LLR以获取解码数据，这是对发送器所发送的业务数据的估计。在软入软出(SISO：soft-insoft-out)解码器中，“软”是指这样的事实，即，传入数据和/或传出数据可以取0或1以外的值，以便指示可靠性。软输出是针对该位的值的LLR，被用作针对外部解码器的软输入。针对LLR的计算可能很复杂，从而导致高功耗。然而，准确的LLR可以提高解码性能。因此，本领域需要用于有效且准确地计算码位的LLR的技术。对于利用块编码高维调制格式的光通信系统来说，LLR计算的计算难度更加明显。例如，任何数字调制方案都使用有限数量的独特符号来表示数字数据。例如，常规双极化二进制相移键控(DP-BPSK)在光学载波的四个维上传输两个比特。两个维被独立调制，并且仅使用两个维。然而，光相干通信系统自然适于四维(4D)信号星座的调制。与诸如双极化四进制相移键控(DP-QPSK)和16进制正交幅度调制(DP-16QAM)的常规调制格式相比，四维调制格式可以实现显著增益。已知极化切换QPSK(PS-QPSK)和设置分区128进制QAM(SP-128QAM)是实际的4D星座，并且它们可以在渐近功率效率方面分别实现1.76dB和2.43dB的增益。通过利用更高维的调制格式可以进一步提高可实现的增益。例如，24D扩展Golay码通过生成包括被选择为增加可能符号之间的距离的12个数据位和12个奇偶校验位的24位的块来实现6.00dB增益，这使得LLR计算在计算上变复杂。因此，需要降低用于确定通过信道发送的调制符号的LLR的计算复杂度。
技术实现思路
本专利技术的一些实施方式的目的是提供一种对通过诸如无线信道或光学信道的信道发送的调制符号进行解码的系统和方法。在本专利技术的一些实施方式中，调制符号包括用于对该符号进行编码的数据位和奇偶校验位。本专利技术的一些实施方式提供了一种用于以计算有效的方式来确定调制符号的LLR的系统和方法。例如，一些实施方式通过考虑针对发送符号的每个比特的最可能最近邻码字的子集来折衷LLR计算的准确度与计算复杂度。具体而言，一些实施方式基于这样的认识，即，可以计算所有码字的LLR以确定最可能的码字。然而，也可以利用码字相对于另一码字的相对似然度来近似LLR。另外，一些实施方式基于这样的认识，即，通过仅考虑最近邻码字，可以近似几乎精确的LLR，同时显著减少计算数量。例如，在用于24D扩展Golay码的本专利技术的一个实施方式中，通过考虑仅最近邻的似然度，用于确定调制符号的LLR的计算数量从4096减少到759。在本专利技术的一些实施方式中，LLR近似基于用于块编码的高维调制的因子图上的置信传播，其可以由奇偶校验矩阵来表达。来自置信传播的LLR值的输出可以通过非线性滤波器(包括人工神经网络和Vloterra滤波器)进一步改善。为了降低非线性滤波器的计算复杂度，剪除非线性滤波器上的一些小边缘。随机向后传播通过离线强化学习提供更准确的LLR近似。另外，一个实施方式采用来自FEC解码器的软判决反馈，以将LLR改善为具有迭代解调制的位交织编码调制。针对BICM-ID执行离线学习，以在图上提供更准确的LLR近似值。本专利技术的另一个实施方式使用非二进制FEC编码。针对任何Galois域大小概括LLR近似的方法，其中，多个LLR值被视为一个LLR矢量消息。在又一实施方式中，本专利技术的方法提供有效的高维调制，以最大化近似LLR的互信息。该方法将N维超立方体投影到M维子空间上，以实现针对M维调制格式的成形增益。一个实施方式使用Grassmannian流形(manifold)的指数映射矩阵。因此，本专利技术的一个实施方式公开了一种用于对通过信道发送的符号进行解码的方法，其中，所述符号被编码并调制成包括数据位和奇偶校验位，该方法包括：接收通过信道发送的所述符号，其中，所述接收符号包括被所述信道的噪声修改的所述发送符号；从码字星座选择与所述接收符号相邻的第一码字以及与所述第一码字相邻的第二码字集；确定相对于所述第一码字成为所述发送符号的似然度的、各个第二码字成为所述发送符号的相对似然度；确定所述接收符号中的每个数据位的对数似然比(LLR)的近似值，作为所述第二码字中的具有相同数据位值的至少一些第二码字的所述相对似然度之和与所述第二码字中的具有不同数据位值的至少一些第二码字的所述相对似然度之和的比率的对数；以及利用每个数据位的所述LLR来解码所述接收符号。所述方法步骤利用解码器的处理器执行。另一实施方式公开了一种接收器，该接收器对通过信道发送的符号进行解码，其中，所述符号被编码并调制成包括数据位和奇偶校验位，所述接收器包括：解调制器，该解调制器连接至用于接收通过信道发送的所述符号的天线，其中，所述接收符号包括被所述信道的噪声修改的所述发送符号；存储器，该存储器用于存储码字星座；以及解码器，该解码器连接至处理器，以从所述码字星座中选择与所述接收符号相邻的第一码字和与所述第一码字相邻的第二码字集，确定相对于所述第一码字成为所述发送符号的似然度的、各个第二码字成为所述发送符号的相对似然度，确定所述接收符号中的每个数据位的对数似然比(LLR)的近似值，作为所述第二码字中的具有相同数据位值的至少一些第二码字的所述相对似然度之和与所述第二码字中的具有不同数据位值的至少一些第二码字的所述相对似然度之和的比率的对数，并且利用每个数据位的所述LLR来解码所述接收符号。附图说明图1是由本专利技术的一些实施方式采用的数字通信系统中的发送器100和接收器150的设计框图。图2是根据本专利技术的一个实施方式的、图1中的发送器处的编码器和符号映射器的框图。图3是由本专利技术的一个实施方式使用的示例性信号星座的示意图。图4是根据本专利技术的一些实施方式的、用于对通过信道发送的符号进行解码的方法的框图。图5是根据本专利技术的一些实施方式的、包括映射至星座的接收符号的码字的星座的示意图。图6A是根据本专利技术的一个实施方式的、用于确定针对接收符号的每个数据位的对数似然比(LLR)的近似值的方法的框图。图6B是由本专利技术的一个实施方式使用的具有三个数据位星座的符号的可能分组的示意图。图7是根据本专利技术的一些实施方式的、用于调制光信号的系统和/或方法的框图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对通过信道发送的符号进行解码的方法，其中，所述符号被编码并调制成包括数据位和奇偶校验位，所述方法包括：接收通过信道发送的所述符号，其中，接收符号包括被所述信道的噪声修改的发送符号；从码字星座选择与所述接收符号相邻的第一码字和与所述第一码字相邻的第二码字集，其中，所述选择包括利用所述接收符号的软入硬出(SIHO)解码来确定所述第一码字和确定相距所述第一码字的距离小于或等于阈值的多个码字以形成所述第二码字集；确定相对于所述第一码字成为所述发送符号的似然度的、各个第二码字成为所述发送符号的相对似然度；将所述接收符号中的每个数据位的对数似然比(LLR)的近似值确定为所述第二码字中具有相同数据位值的至少一些第二码字的所述相对似然度之和与所述第二码字中具有不同数据位值的至少一些第二码字的所述相对似然度之和的比率的对数；以及利用所述接收符号中的每个数据位的所述LLR来解码所述接收符号，其中，方法的步骤利用连接到解码器的处理器来执行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.04 US 14/931,9591.一种对通过信道发送的符号进行解码的方法，其中，所述符号被编码并调制成包括数据位和奇偶校验位，所述方法包括：接收通过信道发送的所述符号，其中，接收符号包括被所述信道的噪声修改的发送符号；从码字星座选择与所述接收符号相邻的第一码字和与所述第一码字相邻的第二码字集，其中，所述选择包括利用所述接收符号的软入硬出(SIHO)解码来确定所述第一码字和确定相距所述第一码字的距离小于或等于阈值的多个码字以形成所述第二码字集；确定相对于所述第一码字成为所述发送符号的似然度的、各个第二码字成为所述发送符号的相对似然度；将所述接收符号中的每个数据位的对数似然比(LLR)的近似值确定为所述第二码字中具有相同数据位值的至少一些第二码字的所述相对似然度之和与所述第二码字中具有不同数据位值的至少一些第二码字的所述相对似然度之和的比率的对数；以及利用所述接收符号中的每个数据位的所述LLR来解码所述接收符号，其中，方法的步骤利用连接到解码器的处理器来执行。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接收符号包括被噪声修改并具有已知接收值和未知发送值的数据位。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述距离是Hamming距离。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述距离是Lie距离。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：将所述阈值确定为所述码字星座中的所述第一码字与任何其它码字之间的最小距离。6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：针对所述接收符号中的每个数据位，形成所述第二码字集的组，使得针对所述接收符号的每个数据位存在一个组，其中，所述组中的每个码字在所述接收符号的对应数据位的位置上的数据位的值等于所述接收符号的对应数据位的值；基于每个组中的所述第二码字集的对应相对似然度来对所述第二码字集进行排序；针对每个组，对预定数量的最可能的第二码字进行求和；将具有与所述第一码字相同的相同数据位的组的总和加一；以及确定与所述相同数据位相对应的一对组的比率的对数，以生成所述接收符号的每个数据位的所述LLR的所述近似值。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发送符号通过以下操作形成：对块码进行编码，以增加Euclidean距离；在多维超立方体中映射；以及投影到多维子空间上以进行成形，其中，投影矩阵是参数流形，所述参数流形的参数基于近似LLR的互信息而被离线地确定。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述LLR的近似使用了因子图上的置信传播，并且通过非线性滤波器进一步改善所述LLR，所述非线性滤波器通过学习算法被离线地确定。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述LLR...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·米勒，秋浓俊昭，小岛启介，K·帕森斯，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP