专利名称：一种基于Turbo码的系统误码率估计方法
技术领域：
本发明涉及一种通信系统中系统误码率的估计方法，尤其是一种基于Turbo码的系统误码率估计方法。
对于一般的通信系统，由于系统条件的变化，数据传输可能发生误码，因此要求系统对接收和解调的最终数据有一个误码率指示，以便于根据该误码率指示得到系统相关的信息和作进一步的处理。例如在WCDMA(宽带码分多址)系统中通过对解调后的数据做误码率估计，得到信道条件的信息，进而可以该信道条件的信息采取相应的措施改善数据传输质量，如改变扩频因子的大小等。在一般的采用信道编码的系统中，对于解调后或译码后的数据进行误码率估计的方法，可以采用CRC(循环冗余校验码)方式，或通过将译码得到的数据重新编码再与译码前的数据比较的编码-译码方式等等。在后一种方式中，由比较的结果当作解调后的误码率的估计值，并由此估计值根据编码方式由经验公式或概率公式推导得到系统译码后的误码率，即系统误码率。
然而，上述两种方法都要在译码结束后由专门的软件或硬件进行误码率估计，花费时间较长，如果译码后的数据中存在错误，由于CRC方式检错能力有限，而采用编码-译码方式重新编码时，可能会有大规模的误码扩散，当导致误码率的估计严重不准。因此，上述现有的误码率估计方法实现起来有一定的复杂度，且有时效率低、精度低，应用在某些方面有一定的局限性，对于某些要求快速实时的环境不一定满足要求，例如对于某些类型的非系统卷积码，上述方法就行不通。
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种实现简单、效率高、精度高的基于Turbo码的系统误码率估计方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种基于Turbo码的系统误码率估计方法，该方法包括以下步骤①对系统解调后的数据序列进行解复接，在解复接后的数据序列中，包含一路受干扰的未编码信息序列Xn；②将上述步骤①解复接后的数据序列经Turbo码译码器进行译码，得到译码后的信息序列X’n；③比较信息序列Xn和X’n，得到系统译码前、解调后的误码率A；④根据上述步骤③得到的误码率A进一步推导得到系统译码后的误码率，即系统误码率。
由于本发明采用的方法是以解调后的数据经解复接得到的受干扰的未编码信息序列Xn，直接和解复接后的数据序列进行译码得到的译码后的信息序列X’n比较，方法简单，容易实现，可以在译码完成后，即获得系统译码前、解调后的误码率；同时由于译码后的数据序列已将系统误码极大分解，以及本发明采用的方法不需对译码后的数据序列进行二次处理，避免了误码的扩散，因此，本发明另外的优点是效率高、精度高。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的实施流程示意图；图2是Turbo码编码器结构示意图；图3是Turbo码译码器结构示意图；图4是本发明的仿真及其比较结果表。
本发明的基于Turbo码的系统误码率估计方法适用于在信道编译码部分采用Turbo码的通信系统。
TURBO码是一种性能优异的编译码方法，在同等条件下，性能往往要比传统的编码方法(如卷积码等)更好，其纠错性能可以接近香农(shannon)极限。在本发明中，主要是利用Turbo码特殊的编码结构，从而得到一种极其简便的误码率估计方法。
Turbo码由两个结构通常相同的递归系统卷积(RSC)编码器通过交织器的级联而成。图2显示了一个基本的turbo编码器的结构。该编码器的输入序列U包括有限的信息比特。其中U分成经过不编码的序列x，和经过交织器、RSC编码器产生的两路信号Y和Y1，将Y和Y1经速率匹配器匹配后与信号x经复接器复接形成编码输出信号。
Turbo码译码器主要包括两个相同的软入/软出译码器，称为子译码器，包括组成该turbo码的特定RSC码的译码，turbo码交织器和相应的turbo解交织器以及用于对解调后的数据进行解复接的解复接器。图3是对应于图2所示的turbo码编码器的译码器。对于图3中第一个子译码器，在每一个时刻n，有三种不同的软输入，分别是---受干扰的未编码信息序列Xn，组成矢量Xn＝(X1，X2，X3，…，Xm)---冗余信息序列Y1.n，组成矢量Y1.n＝(Y1.1，Y1.2，…，Y1.m)---先验信息序列Le2.n，组成矢量Le2.n＝(Le2.1，Le2.2，…，Le2.m)软进/软出子译码器的任务是正确组合所有3种信息，产生一个可以被其它软进/软出子译码器有效利用的软输出。时刻n的软输出包括---信息序列Xn的加权表示，---先验信息序列Le2.n的加权表示，---新产生的外部信息序列Le1.n，是除Xn的加权表示和Le2.n的加权表示之外的所有软输入的影响的结合。
新产生的外部信息序列Le1.n经过交织后，用作第二个子译码器的先验信息，第二个译码器也以相似的方式作用于第一个子译码器。上述递归形式的译码过程在最后判决之前要做若干次。为得到一定的误码率所需的Eb/N0(每比特信噪比)值，随着turbo译码器的每一迭代的进行而下降。
由上所述可以看出，在Turbo码的具体译码过程中，解调后的信号经解复接后会分成几路信号，与编码器复接前的信号相对应，其中一路包含相当于不编码的信息。由上面TURBO码的编译、码结构可知，在TURBO码编码器的输出序列中含有一个未编码的子序列X，此子序列等于编码前的序列。因此，可以在接收时从接收序列中，提取出相当于未编码的子序列X，以此子序列与译码器的输出比较，就可以近似得到系统译码前、解调后的误码率，依此可进一步得到系统译码后的误码率，以及系统的误码块率、误帧率等。参考图1，本发明具体实施过程如下设编码前的数据序列为X。在求解系统误码率过程中，首先执行步骤1，在数据接收端对系统解调后的数据序列进行解复接，解复接后的数据序列中包含三路信息序列，即受干扰的未编码信息Xn，以及冗余信息Y1.n，冗余信息Y2.n；然后执行步骤2，对解复接后的数据序列，即受干扰的系统码的未编码信息Xn，以及冗余信息Y1.n，冗余信息Y2.n经Turbo码译码器进行译码，得到译码后的数据序列X’n；接着执行步骤3，比较子序列Xn和序列X’n，得到系统译码前、解调后的误码率A；最后在步骤4根据上述步骤3得到的误码率A进一步推导得到系统译码后的误码率，即系统误码率。在推导过程中，可以使用根据本发明进行仿真得到的经验公式或概率公式完成系统译码后的误码率推导。根据上述误码率A，还可以相应得到系统的误码块率、误帧率等。
下面将本发明应用于一个无线通信系统，说明本发明的实施过程，该系统的调制方式可以采用调相，调幅，调频等等，多址方式可以采用TDMA(时分多址)，FDMA(频分多址)，CDMA(码分多址)等等或其混合的方式，信道编译码采用Turbo码，编码效率为1∶3。假设数据在发射端的编码器的输入序列为S＝X1，X2，…，Xi，…设Turbo编码器的两个卷积码编码器的输出为S1＝Y1，Y2，…，Yi，…和S2＝Y’1，Y’2，…，Y’i，…，则编码器的输出为S’＝X1，Y1，Y’1，X2，Y2，Y’2，…，Xi，Yi，Y’i…系统解调后的序列为
R＝x1，y1，y’1，x2，y2，y’2，…，xi，yi，y’i…在数据接收端对系统解调后的数据序列R进行解复接，解复接后的数据序列中包含三路信息序列，即受干扰的未编码信息Xn，冗余信息Y1.n，冗余信息Y2.n，其中Xn＝x1，x2，…，xi，…；系统码的未编码信息Xn，冗余信息Y1.n，冗余信息Y2，n，经TURBO码译码器译码，得到的译码输出为X’n＝x’1，x’2，…，x’i，…，比较Xn与X’n两个信息序列得到这两个序列相对的误码率，即得到系统译码前、解调后的误码率A，然后通过根据不同Turbo码结构对不同的译码前误码率仿真得到的经验公式，或者通过概率公式进行推导得到译码前和译码后的误码率B，即系统误码率。误码率A、B和译码输出数据X’n输出给系统进一步处理。在上述比较Xn与X’n两个信息序列过程中，若译码器输出的信号为软输出的话，则对Xn进行硬判决，硬判决之后再与X’n比较。
图4给出本发明的误码率估计方法与采用编码-译码方式的误码率估计方法仿真及其比较结果实例，该例采用编码效率为1∶3的TURBO码。由图4可以看出，只要译码后存在误码，存在错译，采用编码-译码方式的误码率估计方法进行误码率估计，结果不稳定，误差比较大，最大相对误差达到50％以上，而采用本发明的方法，相对误差均小于4％，可见采用本发明的系统误码率估计方法，准确度较高。
权利要求
1.一种基于Turbo码的系统误码率估计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤①对系统解调后的数据序列进行解复接，在解复接后的数据序列中，包含一路受干扰的未编码信息序列Xn；②将上述步骤①解复接后的数据序列经Turbo码译码器进行译码，得到译码后的信息序列X’n；③比较信息序列Xn和X’n，得到系统译码前、解调后的误码率A；④根据上述步骤③得到的误码率A进一步推导得到系统译码后的误码率，即系统误码率。
2.根据权利要求1所述的基于Turbo码的系统误码率估计方法，其特征在于，所述根据误码率A进一步推导得到系统译码后的误码率是按照下述方法进行的使用根据本发明进行仿真得到的经验公式或概率公式完成系统译码后的误码率推导。
全文摘要
本发明公开了一种基于Turbo码的系统误码率估计方法,该方法利用Turbo码特殊的编、译码结构,将译码器输出的数据与从译码器输入数据中提取的相当于未编码的数据进行比较,从而得到系统译码前、解调后误码率,进而得到系统译码后的误码率。本发明的系统误码率估计方法简单、效率高、精度高,仿真结果表明,采用本发明得到的系统误码率跟真实值相当接近,完全可以满足绝大多数要求。
文档编号H04L1/00GK1346179SQ0013041
公开日2002年4月24日 申请日期2000年9月25日 优先权日2000年9月25日
发明者蔡朝辉, 潘胜昔 申请人:华为技术有限公司