一种turbo接收系统中的迭代终止决策方法技术方案

本发明专利技术公开了一种turbo接收系统中的迭代终止决策方法，包括前置设置步骤和迭代终止决策步骤。本发明专利技术通过提前设定两个阈值，当迭代处理过程满足阈值条件时就可以提前终止迭代处理过程。本发明专利技术在保证turbo接收系统低误码率的前提下，通过计算符号的平均偏移量和似然信息抖动量，提前终止后续无效或者无意义的迭代过程，从而降低系统的整体复杂度。

An iterative termination decision method in Turbo receiver system

【技术实现步骤摘要】
一种turbo接收系统中的迭代终止决策方法
本专利技术涉及数字无线通信领域，尤其涉及一种turbo接收系统中的迭代终止决策方法。
技术介绍
随着无线通信业务的快速发展，特别是数据业务和多媒体业务，并且由于物联网和车联网技术的发展以及海洋通信的大量需求，使得业务越来越复杂，传输条件越来越苛刻，在条件苛刻的信道环境下传输高质量的数据消息成为通信领域中的一个大的挑战。因此，拥有低误码率性能的基于软信息迭代接收处理(Turbo)的各种传输系统成为当前的研究热点。Turbo接收系统最重要的特点就是迭代处理，通过在信道均衡、译码之间传递软信息，利用均衡产生的软信息增益提升SISO(SoftInSoftOut)译码器的译码性能，在下次迭代时利用前次译码器产生的增益去提升此次信道均衡的均衡质量，这种积极的正反馈在大部分情况下会使得译码符号越来越趋近于真实值。但高性能的Turbo接收系统也普遍存在一个较大的缺点，即迭代次数的增加使得时间复杂度成线性增长。如何在保证Turbo接收系统低误码率的特性之上，降低系统的整体复杂度成为当前研究的一个重要方向。通常Turbo接收的复杂度主要集中在均衡部分需要对矩阵多次求逆，许多通信相关的研究学者通过变换均衡表达式，找出可以复用的因子，降低运算次数，从而降低整体的时间复杂度。通过这种简化算法降低复杂度的方法会在不同程度上影响误码率性能，因此turbo接收系统需要在复杂度和精确度之间寻找平衡点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种turbo接收系统中的迭代终止决策方法。本专利技术在保证turbo接收系统低误码率的前提下，通过计算符号的平均偏移量和似然信息抖动量，提前终止后续无效或者无意义的迭代过程，从而降低系统的整体复杂度。本专利技术降低系统时间复杂度的多少取决于平均偏移量P和似然信息抖动量S的阈值选取，P/S值选取合适能够大幅度减少迭代过程。本专利技术的目的能够通过以下技术方案实现：一种turbo接收系统的迭代终止决策方法，包括：前置设置步骤，包括：S0.1：记当前待处理的接收信号为y＝[y1，y2，y3，...，yN]T，长度为N，初始化发送信号的估计均值为为零向量，同时将已知的符号位设置为发送值，初始化接收信号的方差向量为v＝[v1，v2，v3，...，vN]T，v为单位向量，同时将已知的符号位设置为0；设定迭代解码输出符号的平均偏移量P和似然信息抖动量S的阈值，所述阈值用于判定迭代是否有必要终止；S0.2：利用均值向量和方差向量v以及接收信号y进行信道估计得到信道估计矩阵H；S0.3：利用得到的信道估计矩阵H对接收信号y的数据符号位进行信道均衡，得到均衡后的输出符号值并将映射成均衡器外部信息其中，d代表发送端信道编码交织后的发送序列；S0.4：将输出的外部信息进行解交织变换得到译码器先验输入信息经过SISO译码器进行纠错后输出后验信息扣除先验信息，得到译码器输出的外部信息其中c代表发送端信道编码后未交织的发送序列；S0.5：判断是否达到最大迭代次数imax：若当前迭代次数i等于预设最大迭代次数imax，则执行S0.6，否则执行S0.7；S0.6：将译码器输出的数据符号信息进行硬判决，得到当前消息序列的最终解调结果，其中b代表发送端还未进行信道编码的发送序列；S0.7：利用求得的外部信息进行交织，并映射成新的均值向量和方差向量v，然后执行S1进入迭代终止决策过程。迭代终止决策步骤，包括：S1：根据前置设置程序迭代处理均衡器和译码器输出的软信息，求解平均偏移量pi；S2：判断当前迭代是否为第一次迭代，其中i代表当前迭代次数，i＝1，2，3，...，imax：若i＝1，跳过似然信息抖动量si的计算和判决过程，直接执行S4；若i＞1，继续执行S3，即对似然信息抖动量si进行求解和判决。S3：计算似然信息抖动量si，将计算得到的似然信息抖动量si和预设定的阈值S进行比较：若si≤S，终止迭代过程，直接执行S0.6；若si＞S，继续执行S4，对符号平均偏移量pi进行判决。S4：将步骤S1求解得到的符号平均偏移量pi和预设定的阈值P进行比较：若pi≤P，终止迭代过程，直接执行S0.6；若pi＞P，令当前迭代次数i＝i+1，跳转至S0.2。优选地，在步骤S0.1中，将的所有元素初始化为0，需要将导频位置设置为已知发送值。v初始化为向量1，同时需要将导频位置设为0。根据大量仿真计算，推荐符号平均偏移量阈值P和似然信息抖动量S选取的参考范围为P∈(0，0.025]，S∈[0.002，0.4]，其中P值越大，代表可以接受的最终误码率越大，迭代的平均次数会降低，系统处理信号的时间复杂度也会对应的降低。相应的，S取值越大，代表能接受的信息抖动程度越大，迭代的平均次数会降低，系统处理的时间复杂度也会降低。建议在重视误码率的情况下选取较低的P值和S值，在关注系统低复杂度的情况下选取较高的P和S值，必要时可以经过预测试和调试获得更为理想的P/S值。具体地，在步骤S0.2中，根据信号传输公式为：y＝Hx+w其中，H为信道矩阵，x＝[x1，x2，x3，...，xN]T为传输信号，w为噪声，信道矩阵H可以通过x中训练序列或导频等已知序列求得。在Turbo迭代的过程中，x的估计均值和方差v会随着信道均衡和译码的进行变得越来越贴近于真实值，可以利用和v参与到信道估计中，在每次迭代过程中使得信道的估计值越来越精确，得到的均衡结果也会更加精确。在步骤S0.3中，根据不同传输系统的实际情况以及不同的调制方式，选择不同的方式进行软信息和均值间的映射。以频域均衡为例，方差对角阵噪声向量w是均值为0，方差为σ2的加性高斯白噪声，协方差矩阵IN是N×N的单位矩阵，均衡后的第n个符号的估计值表示为：其中，代表的第n个符号，vn表示第n个符号的方差，hn代表信道矩阵H的第n列，根据均衡后的符号值可以求出对应的外部信息其中的dn代表编码交织后的第n个符号，具体的计算如下：对于BPSK的调制方式，求解公式为：对于QPSK的调制方式，求解公式为：上式中dn，1，dn，2分别代表dn的第1个比特和第2个比特，Re()和Im()分别指取复数的实部与虚部。具体地，在步骤S0.4中，对均衡器的输出外部信息需要进行解交织变换，并将其作为译码器先验输入经过译码纠错的增益，输出后验信息同时将先验信息扣除，得到译码器的外部信息的计算公式如下：其中，cm代表编码后的第m个符号信息。具体地，在步骤S0.6中，硬判决的方式可以通过以下方式进行：其中，代表发射端编码前符号bk的估计值，Tb代表译码器输出的所有编码比特。具体地，在步骤S0.7中，利用译码器输出的外部信息交织后的去更新的方式与调制方式有关：对于BPSK的调制方式，可由以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种turbo接收系统中的迭代终止决策方法，其特征在于，包括：/n前置设置步骤，包括：/nS0.1：记当前待处理的接收信号为y＝[y

【技术特征摘要】
1.一种turbo接收系统中的迭代终止决策方法，其特征在于，包括：
前置设置步骤，包括：
S0.1：记当前待处理的接收信号为y＝[y1，y2，y3，...，yN]T，长度为N，初始化发送信号的估计均值为为零向量，同时将已知的符号位设置为发送值，初始化接收信号的方差向量为v＝[v1，v2，v3，...，vN]T，v为单位向量，同时将已知的符号位设置为0；设定迭代解码输出符号的平均偏移量P和似然信息抖动量S的阈值，所述阈值用于判定迭代是否有必要终止；
S0.2：利用均值向量和方差向量v以及接收信号y进行信道估计得到信道估计矩阵H；
S0.3：利用得到的信道估计矩阵H对接收信号y的数据符号位进行信道均衡，得到均衡后的输出符号值并将映射成均衡器外部信息其中，d代表发送端信道编码交织后的发送序列；
S0.4：将输出的外部信息进行解交织变换得到译码器先验输入信息经过SISO译码器进行纠错后输出后验信息扣除先验信息，得到译码器输出的外部信息其中c代表发送端信道编码后未交织的发送序列；
S0.5：判断是否达到最大迭代次数imax：若当前迭代次数i等于预设最大迭代次数imax，则执行S0.6，否则执行S0.7；
S0.6：将译码器输出的数据符号信息进行硬判决，得到当前消息序列的最终解调结果，其中b代表发送端还未进行信道编码的发送序列；
S0.7：利用求得的外部信息进行交织，并映射成新的均值向量和方差向量v，然后执行S1进入迭代终止决策过程；
迭代终止决策步骤，包括：
S1：根据前置设置程序迭代接收软信息输出，求解平均偏移量pi；
S2：判断当前迭代是否为第一次迭代，其中i代表当前迭代次数，i＝1，2，3，...，imax：
若i＝1，跳过似然信息抖动量si的计算和判决过程，直接执行S4；
若i＞1，继续执行S3，即对似然信息抖动量si进行求解和判决；
S3：计算似然信息抖动量si，将计算得到的似然信息抖动量si和预设定的阈值S进行比较：
若si≤S，终止迭代过程，直接执行S0.6；
若si＞S，继续执行S4，对符号平均偏移量pi进行判决；
S4：将步骤S1求解得到的符号平均偏移量pi和预设定的阈值P进行比较：
若pi≤P，终止迭代过程，直接执行S0.6；
若pi＞P，令当前迭代次数i＝i+1，跳转至S0.2。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S0.1中，将的所有元素初始化为0，需要将导频位置设置为已知发送值；v初始化为向量1，同时需要将导频位置设为0。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S0.2中，根据信号传输公式为：
y＝Hx+w
其中，H为信道矩阵，x＝[x1，x2，x3，...，xN]T为传输信号，w为噪声，信道矩阵H可以通过x...

【专利技术属性】
技术研发人员：余华，白乐，季飞，陈芳炯，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44