解码器辅助的迭代信道估计

技术领域

实施例涉及一种数据接收器，并且具体涉及一种具有迭代信道估计的数据接收器。其他实施例涉及一种用于接收数据的方法，并且具体涉及一种用于接收数据的、具有迭代信道估计的方法。一些实施例涉及解码器辅助的迭代信道估计。

背景技术

通常情况下，在符号辅助的信道状态估计方法、半盲信道状态估计方法和盲信道状态估计方法之间是能够加以区分的。对于数字传输系统中的符号辅助的信道状态估计，存在多种已知的方法，例如成熟的算法“最小平方误差和”(LSSE)[1]、“最小均方误差”(MMSE)[2]。对于时变传输信道，采用的是迭代估计或跟踪(初始)信道估计，例如公知的“最小均方”(LMS)或“递归最小二乘”(RLS)算法[2]。例如，可以在[3]中找到进一步的概述。

为了产生或跟踪时变传输信道的信道估计，可以联合地且迭代地执行信道估计和解调(“联合序列和信道估计”)，例如[4]。对传输符号的估计被用作跟踪的依据。

然而，传统上而言，迭代信道估计是在解码之前并且与解码相独立地在时间上执行的。在信道解码与信道估计之间没有信息流。这在图1 中示为具有基带表示形式的数字传输系统的典型基本结构的示例。

详细地，图1示出了包括数据发送器12和具有迭代信道估计的数据接收器14在内的系统的示意性框图。数据发送器12包括：信道编码器(例如，FEC前向纠错)16，其被配置为对数据比特15(d)进行编码，以获得编码比特17(c)；交织器18，其被配置为对编码比特17(c) 进行交织，以获得交织后的编码比特19(b)；调制器(例如，符号映射器)20，其被配置为将交织后的编码比特19(b)映射到传输符号21(a)；以及传输信号生成器22，其被配置为基于传输符号21(a)生成传输信号23。传输信号23经由传输信道24从数据发送器12向数据接收器14 发送，数据接收器14接收到接收信号25，该接收信号25是传输信号23 的由传输信道24修改的版本。数据接收器14包括被配置为对接收信号 25进行滤波以获得滤波接收信号27的接收滤波器26。此外，数据接收器14包括由解调器(例如，符号估计器或符号解映射器)30和信道状态估计器32组成的迭代信道估计28，解调器30被配置为对滤波接收信号27进行解调，以提供硬比特31或软比特31，31例如是LLR(对数似然比)，并且其中，信道状态估计器32被配置为基于滤波接收信号(27) 并基于估计传输符号33

数字传输系统的性能尤其由它的功率效率来确定。在许多常见的系统(例如，根据GSM、UMTS或LTE标准的数字无线电通信系统)中，采用的是用于对接收信号进行相干解调的方法，这些方法需要信道估计作为前提条件。信道估计的质量对数据传输期间的错误率(例如，误包率)有显著影响，并因此对其功率效率有显著影响。

发明内容

因此，本发明是基于改善信道估计的质量的目标的。

此目标通过独立权利要求来实现。

有利的进一步发展是从属权利要求的主题。

实施例提供了一种数据接收器，该数据接收器被配置为接收信号，该信号包括至少两个分开的部分数据包，该至少两个分开的部分数据包包括符号，该符号表示由数据比特序列的冗余引入编码产生的编码比特，该冗余引入编码是针对至少两个分开的部分数据包联合地执行的，该数据接收器[例如，包括信道状态估计器]被配置为基于接收信号[例如，首先基于分开的部分数据包的导频符号]来估计信号的传输信道的信道状态，以获得第一信道状态信息，其中数据接收器[例如，包括解调器/解映射器]被配置为使用第一信道状态信息，从不同的部分数据包中解调第一接收符号集合以获得第一接收编码比特集合，其中第一接收符号集合是至少两个部分数据包的接收符号的真实子集[例如，其中将第一接收符号集合选择为使得能够重构第一接收编码比特集合]，其中第一接收编码比特集合[例如，分开地(例如，独立于其他接收符号和/或独立于其他接收编码比特)]允许得出关于以下的结论：在发送器侧的第一编码比特集合与第一接收编码比特集合相对应，该数据接收器(例如，包括传输符号估计器)被配置为进行解码[例如，独立于部分数据包中包含的其他编码数据比特(部分解码)]，以使用发送器侧冗余引入编码确定第一估计编码比特集合[例如，其最有可能对应于第一编码比特集合]，并且使用与发送器侧映射规则匹配的映射规则，将第一估计比特集合映射到估计传输符号，以获得第一估计传输符号集合，其中该数据接收器[例如，信道状态估计器]被配置为使用第一估计传输符号集合来确定第二信道状态信息[例如，更新或扩展的信道状态信息]。

在实施例中，在数字传输系统的接收器中执行对潜在时变传输信道的解码器辅助的迭代估计。基于估计符号或者先前已知符号与估计符号的组合来执行信道状态估计。借助于信道编码(例如，前向纠错(FEC))，在发送器侧产生要估计的符号，该信道编码从要发送的消息的源比特引入冗余。

基于接收器之前未知的符号的符号辅助的信道状态估计的估计准确性与符号估计的质量密切相关。

本发明基于这样的思想：在迭代信道估计的过程中，可以通过对直到相应时刻才被估计的符号执行伴随的连续部分解码，来提高在接收器之前未知的编码(例如，FEC编码)符号的估计的质量。因此，在信道估计期间已经可以使用解码增益。在实施例中，这可以改善传输符号的估计(作为信道状态估计的输入变量)的质量。

尤其对于时变传输信道而言，实施例提供了质量上得到改善的信道估计，并且因此使得整个传输系统的性能得到改善。例如，这使得给定干扰下的传输的可靠性更高(更低的错误率)，或者使得给定错误率下对传输干扰的稳健性更高。

下面描述了本发明的有利的进一步发展。

在实施例中，至少两个分开的部分数据包包含源自(单个)编码数据比特序列的编码比特[或表示编码比特的符号]。

在实施例中，针对至少两个分开的部分数据包一起执行在数据发送器侧的编码，即，仅执行一次(单次)编码，并且然后再将编码数据划分为部分数据包。

在实施例中，可以邻近[例如，紧邻]至少两个部分数据包的导频符号来布置相应部分数据包中的第一接收符号集合。

在实施例中，相应部分数据包中的第一接收符号集合的第一部分[例如，前半部分]可以在时间上被布置在[例如，紧接在]至少两个部分数据包的导频符号之前，其中相应部分数据包中的第一接收符号集合的第二部分[例如，后半部分]可以在时间上被布置在[例如，紧接在]至少两个部分数据包的导频符号之后。

在实施例中，数据接收器[或数据接收器的解调器/解映射器]可以被配置为使用第二信道状态信息来从不同的部分数据包中解调第二接收符号集合，以获得第二接收编码比特集合，该第二接收符号集合是至少两个部分数据包的接收符号的真实子集。

在实施例中，与第一接收符号集合相比，相应部分数据包中的第二接收符号集合可以具有到至少两个部分数据包的导频符号的更大的时间间隔。

在实施例中，可以邻近[例如，紧邻]第一接收符号集合来布置相应部分数据包中的第二接收符号集合。

在实施例中，相应部分数据包中的第二接收符号集合的第一部分[例如，前半部分]可以在时间上可以被布置在第一接收符号集合的第一部分之前，其中相应部分数据包中的第二接收符号集合的第二部分[例如，后半部分]可以在时间上被布置在第一接收符号集合的第二部分之后。

在实施例中，数据接收器[或数据接收器的信道状态估计器]可以被配置为首先基于至少两个分开的部分数据包的导频符号来估计传输信道的信道状态，以获得第一信道状态信息。

在实施例中，数据接收器[或数据接收器的信道状态估计器]可以被配置为使用第一估计传输符号集合来估计信道状态，以获得第二信道状态信息。

在实施例中，数据接收器[或数据接收器的信道状态估计器]可以被配置为针对至少两个分开的部分数据包中的每一个来估计传输信道的信道状态。

在实施例中，可以将第一接收符号集合选择为使得第一接收符号集合允许重构第一接收编码比特集合。

在实施例中，第一接收编码比特集合可以独立于其他接收符号和/ 或独立于其他接收编码比特来允许得出关于以下的结论：要利用编码增益[部分解码]来发送至少一个第一数据比特。

在实施例中，数据接收器[或数据接收器的传输符号估计器]可以被配置为：对使用发送器侧冗余引入编码的第一接收编码比特集合进行解码。

在实施例中，数据接收器[或数据接收器的传输符号估计器]可以被配置为：使用维特比解码器对第一接收编码比特集合进行解码。

在实施例中，数据接收器可以被配置为：基于数据接收器已知的交织模式，从至少两个分开的部分数据包的接收符号中选择第一接收符号集合，该交织模式与发送器侧交织模式匹配，基于该发送器侧交织模式，编码比特在数据发送器侧在至少两个分开的部分数据包之间交织划分。

在实施例中，交织模式可以具有给定数量的编码比特[例如，48个比特]的循环移位。

在实施例中，数据接收器[或数据接收器的解调器]可以被配置为：对第一接收符号集合进行解调，并估计第一编码比特集合或第一编码比特集合的每个编码比特的可靠性[软判决解调]，以额外获得第一编码比特集合的可靠性信息。

在实施例中，数据接收器[或数据接收器的解调器/解映射器]可以被配置为：以硬/二元判决(硬输出)的形式或通过(额外地)提供可靠性信息(软判决或软输出)，从第一接收符号集合估计第一接收编码比特集合。

例如，可以在具有可靠性信息的解调或符号估计(软判决或软比特解调)与没有可靠性信息的解调或符号估计(硬判决或硬比特解调)之间进行区分。具有可靠性信息的解调或符号估计不提供“硬”判决比特，而是提供可靠性信息，例如P(bit＝0)＝P0,P(bit＝1)＝1-P0。对数似然比 (LLR)是可能的对数表示形式，在此例如：LLR＝log(P0/(1-P0))。

在实施例中，数据接收器[或数据接收器的传输符号估计器]可以被配置为：基于第一接收编码比特集合向第一估计传输符号集合提供可靠性信息。

例如，“硬”符号(＝没有可靠性信息的符号)或“软”符号(＝具有可靠性信息的符号)可以存在于数据接收器的信道状态估计器的输入处，前提是传输符号估计器提供了“软”符号。在实施例中，传输符号估计器可以在其输出处提供“软”符号，而不管在其输入处是存在“硬”比特还是“软”比特。优选地，在传输符号估计器的输入处存在“软”比特。

例如，在一些实施例中，数据接收器可以被配置为：向估计编码比特提供可靠性信息(作为部分解码的结果)，以基于具有可靠性信息的估计编码比特来获得针对估计传输符号的可靠性信息。

在实施例中，数据接收器可以包括至少两个天线，其中数据接收器可以被配置为利用该至少两个天线来接收信号，以获得至少两个接收信号，其中数据接收器[或数据接收器的解调器/解映射器]可以被配置为组合[例如，借助于最大比组合]和解调至少两个接收信号的符号。

在实施例中，至少两个分开的部分数据包可以在时间和/或频率上彼此间隔开。

在实施例中，[OSI模型中的]至少两个分开的部分数据包可以对应于比特传输层[物理层]的数据包。

其他实施例提供了一种用于接收信号的数据接收器，该信号包括至少两个分开的部分数据包，其中该至少两个分开的部分数据包包括表示 R*N个编码比特的(1/B)*(R*N)个符号，该R*N个编码比特通过以1/R 的编码率对N个数据比特进行编码而产生，所述编码引入冗余并且是针对至少两个分开的部分数据包联合地执行的，该数据接收器被配置为基于接收信号来估计信号的传输信道的信道状态，以获得第(k＝1)信道状态信息，其中B表示每符号映射的编码比特的数量，数据接收器被配置为在K个迭代步骤的序列的每个迭代步骤k中，其中k＝1至K：

-使用第k信道状态信息，从不同的部分数据包中解调第k接收符号集合，以获得第k接收编码比特集合，其中第k接收符号集合是至少两个部分数据包的R*N个接收符号的真实子集，第k接收编码比特集合允许得出关于以下的结论：在发送器侧使用发送器侧冗余引入编码的第k编码比特集合与第k接收编码比特集合相对应，

-对第k接收编码比特集合进行解码，以使用发送器侧冗余引入编码确定第k估计编码比特集合，并且使用与发送器侧映射规则匹配的映射规则，将第k估计比特集合映射到估计传输符号，以获得第k估计传输符号集合，

-使用第k估计传输符号集合[并且例如，第(k-1)估计传输符号集合]来确定第(k+1)信道状态信息。

在实施例中，R可以是大于1的自然数。R也可以是非自然数，例如在具有小圆点的情况下。

在实施例中，N可以是大于1的自然数。

在实施例中，K可以是大于1的自然数。

在实施例中，B可以是大于或等于1的自然数。

在实施例中，可以邻近[例如，紧邻]第k接收符号集合来布置相应部分数据包中的第(k+1)接收符号集合。

在实施例中，数据接收器可以被配置为：基于至少两个分开的部分数据包的导频符号来估计传输信道的信道状态，以获得第(k＝1)信道状态信息。

其他实施例提供了一种用于接收信号的方法，该信号包括至少两个分开的部分数据包，该至少两个分开的部分数据包包括符号，该符号表示由数据比特序列的冗余引入编码产生的编码比特，该冗余引入编码是针对至少两个分开的部分数据包联合地执行的。该方法包括如下步骤：基于接收信号来估计信号的传输信道的信道状态，以获得第一信道状态信息。此外，该方法包括以下步骤：使用第一信道状态信息从不同的部分数据包中解调第一接收符号集合，以获得第一接收编码比特集合，该第一接收符号集合是至少两个部分数据包的接收符号的真实子集，第一接收编码比特集合允许得出关于以下的结论：在发送器侧使用发送器侧冗余引入编码的第一编码比特集合与第一接收编码比特集合相对应。该方法还包括以下步骤：解码第一接收编码比特集合，以确定利用发送器侧冗余引入编码的第一估计编码比特集合。该方法还包括以下步骤：使用与发送器侧映射规则匹配的映射规则将第一估计比特集合映射到估计传输符号，以获得第一估计传输符号集合。该方法还包括以下步骤：使用第一估计传输符号集合来确定第二信道状态信息。

附图说明

参考附图更详细地描述了本发明的实施例，其中：

图1示出了包括数据发送器和具有迭代信道估计的数据接收器的系统的示意性框图；

图2示出了根据本发明实施例的包括数据发送器和数据接收器的系统的示意性框图；

图3在图中示出了根据跳时和跳频模式的在多个子数据包传输期间的传输信道的占用；

图4示出了根据本发明实施例的具有迭代信道估计的数据接收器的示意性框图；

图5示出了根据本发明实施例的具有迭代信道估计的数据接收器的示意性框图；

图6在图中示出了根据实施例的随着时间绘制的信道状态以及针对迭代步骤k和k+1的接收信号部分和对应的估计传输符号；

图7示出了根据实施例的以编码率为1/(R＝3)的卷积编码对数据比特序列进行编码以形成编码比特并且将该编码比特映射到传输符号上的示意图；

图8示出了具有N个数据符号的数据包的示意图；

图9示出了根据实施例的三个部分数据包的示意图，其中N个数据符号在三个部分数据包之间交织划分；

图10示出了根据实施例的三个部分数据包的示意图，其中N个数据符号在三个部分数据包之间交织划分，其中三个部分数据包还包括M 个前导码符号，该M个前导码符号也在三个部分数据包之间交织划分并且在相应部分数据包中的数据符号之前；

图11示出了根据实施例的三个部分数据包的示意图，其中N个数据符号在三个部分数据包之间交织划分，其中三个部分数据包还包括M 个前导码符号(中置码符号)，该M个前导码符号也在三个部分数据包之间交织划分并且被布置在相应部分数据包中的数据符号之间的中心处。

图12示出了根据实施例的以编码率为1/(R＝3)的卷积编码将186个比特的示例性数据比特序列(其用零填充为192个比特的数据比特序列) 编码到576个编码比特的序列并将该576个编码比特的序列的最后48 个比特循环移位到576个编码比特的序列的开始处以获得576个编码比特的循环移位序列的示意图；

图13示出了根据实施例的24个部分数据包的示意图，其中循环移位的数据比特序列(c

图14示出了根据实施例的用于接收信号的方法的流程图。

具体实施方式

在对本发明实施例的以下描述中，附图中针对相同或相似作用的元件采用相同的附图标记，使得它们的描述是可互换的。

在对本发明实施例的以下描述中，为了避免歧义，在术语“信道估计”和“信道状态估计”之间进行了区分。因此，在实施例中，符号辅助的信道状态估计是信道估计的整体上下文中的单个处理步骤，例如，该步骤从接收信号的合适部分和/或传输符号的(例如，估计的或先前已知的)序列估计期望时刻处传输信道的(例如，瞬时)状态。此外，在实施例中，术语“信道估计”是指具有若干处理步骤的方法，该方法旨在估计(可能在许多不同的时刻处的)未知的传输信道，并且该方法包括作为具体的方法步骤的信道状态估计。

图2示出了包括数据发送器100和数据接收器110的系统的示意性框图。数据发送器100可以被配置为发送信号120，该信号120包括至少两个分开的部分数据包142。数据接收器110可以配置为接收包括该至少两个分开的部分数据包142的信号120(或者信号120的由传输信道修改的版本)。

在图2中可以看出，至少两个分开的部分数据包142在时间和/或频率上彼此分开或间隔开。至少两个分开的部分数据包142在时间和/或频率上的分布可以根据跳频模式140来完成。

在实施例中，数据发送器100可以包括被配置为发送信号120的发送装置(或者发送器模块或发送器)102。发送装置102可以连接到数据发送器100的天线104。数据发送器100还可以包括被配置为接收信号的接收装置(或接收器模块或接收器)106。接收装置106可以连接到数据发送器100的天线104或另一(分开的)天线。数据发送器100还可以包括组合收发器。

在实施例中，数据接收器110可以包括被配置为接收信号120的接收装置(或者接收模块或接收器)116。接收器116可以连接到数据接收器 110的天线114。另外，数据接收器110可以包括被配置为发送信号的发送装置(或发送器模块或发送器)112。发送装置112可以连接到数据接收器110的天线114或另一(分开的)天线。数据接收器110还可以包括组合收发器。

在实施例中，数据发送器100可以是传感器节点，而数据接收器110 可以是基站。通常，一种通信系统包括至少一个数据接收器110(基站) 和多个数据发送器(传感器节点，例如加热计)。当然，数据发送器100 也可以是基站，而数据接收器110是传感器节点。数据发送器100和数据接收器110也可以都是传感器节点。数据发送器100和数据接收器110也可以都是基站。

数据发送器100和数据接收器110可以被配置为采用电报拆分方法来发送和接收数据。包含数据的数据包(或电报)被划分成多个部分数据包(或子数据包)142，并且部分数据包142根据在时间和/或频率上分布的跳频模式140从数据发送器100发送到数据接收器110，其中数据接收器110重新组装(或组合)部分数据包142，以获得实际的数据包。每一个部分数据包142仅包含数据包120的一部分，并且也可以对数据包进行信道编码，使得仅需要部分数据包142的一部分来对数据包进行无错解码，而不是需要所有的部分数据包142。

如上所述，可以根据跳时和/或跳频模式140来执行大部分的部分数据包142的时间分布。

跳时模式可以指定用于发送部分数据包的传输时刻或传输时间间隔的序列。例如，可以在第一传输时刻(或在第一传输时隙中)发送第一部分数据包，并在第二传输时刻(或在第二传输时隙中)发送第二部分数据包，其中第一传输时刻和第二传输时刻是不同的。跳时模式可以定义(或者预先确定或指定)第一传输时刻和第二传输时刻。替代地，跳时模式可以指定第一传输时刻以及第一传输时刻与第二传输时刻之间的时间间隔。当然，跳时模式还可以仅指定第一传输时刻与第二传输时刻之间的时间间隔。在部分数据包之间可以存在没有发生传输的传输暂停。部分数据包也可以在时间上重叠。

跳频模式可以指定用来发送部分数据包的传输频率或传输跳频的序列。例如，第一部分数据包可以以第一传输频率(或在第一频道中) 发送，第二部分数据包可以以第二传输频率(或在第二频道中)发送，其中第一传输频率和第二传输频率是不同的。跳频模式可以定义(或者预先确定或指定)第一传输频率和第二传输频率。替代地，跳频模式可以指定第一传输频率以及第一传输频率与第二传输频率之间的频率间隔 (传输跳频)。当然，跳频模式还可以仅指定第一传输频率与第二传输频率之间的频率间隔(传输跳频)。

当然，在时间和频率两者上分布的部分数据包142中的大多数也可以从数据发送器100I向数据接收器110发送。可以根据跳时和跳频模式来执行多个部分数据包在时间和频率上的分布。跳时和跳频模式可以是跳时模式和跳频模式的组合，即，用于发送部分数据包142的传输时刻或传输时间间隔的序列，其中传输频率(或传输跳频)被分配给传输时刻(或传输时间间隔)。

图3在图中示出了根据跳时和跳频模式的在多个部分数据包142传输期间的传输信道的占用。纵坐标描述频率，横坐标描述时间。

在图3中可以看出，数据包120可以示例性地被划分为n＝7个部分数据包142，并且从数据发送器100发送给数据接收器110，该部分数据包根据跳时和跳频模式在时间和频率上分布。

如图3进一步所示，除了数据(图3中的数据符号146)之外，多个部分数据包142还可以包含导频序列(图3中的导频符号(或同步符号) 144)。根据部分数据包内的时间位置，这些部分数据包也被称为前导码 (在数据符号的序列之前)或中置码(嵌入在数据符号的序列之间)。

下面更详细地描述了具有迭代信道估计的数据接收器110的详细实施例。

图4示出了根据本发明实施例的具有迭代信道估计的数据接收器 110的示意性框图。数据接收器110被配置为(例如，从数据发送器100 (参见图2))接收信号120，信号120包括至少两个分开的部分数据包142，其中该至少两个分开的部分数据包142包括符号146(a

如图4示例性地示出的，数据接收器110可以包括解调器(例如，符号解映射器)122、传输符号估计器124和信道状态估计器126。当然，数据接收器110也可以借助于处理器、微处理器或其他可编程逻辑电路来实现，在这种情况下，可以例如通过对应的算法来实现图4所示的电路块。

在实施例中，信道状态估计器126可以被配置为基于接收信号120来估计信号120的传输信道118的信道状态，以获得第一信道状态信息128。

例如，信道状态估计器126可以被配置为首先(即，在第一迭代步骤(k＝1)中)基于至少两个分开的部分数据包的导频符号144来估计传输信道118的信道状态，以获得第一信道状态信息128。

在实施例中，解调器122可以被配置为使用第一信道状态信息128从不同的部分数据包142中解调第一接收符号集合130(a

例如，可以将第一接收符号集合130(a

在实施例中，第一接收编码比特集合132(c

例如，在发送器侧编码的第一比特集合153(c

例如，第一接收编码比特集合132(c

在实施例中，传输符号估计器124可以被配置为对第一接收编码比特集合132(c

例如，传输符号估计器124可以被配置为对第一接收编码比特集合 132(c

例如，当在发送器侧应用卷积编码时，传输符号估计器124可以被配置为使用维特比解码器来对接收编码比特132(c

在实施例中，信道状态估计器126可以进一步被配置为使用第一估计传输符号集合134

例如，信道状态估计器126可以被配置为使用第一估计传输符号集合134

在实施例中，解调器122还可以被配置为(例如，在第二迭代步骤 (k+1＝2)中)使用第二信道状态信息，从不同的部分数据包142中解调第二接收符号集合136(a

在实施例中，第二接收编码比特集合133(c

在图4中可以看出，在实施例中，可以邻近[例如，紧邻]至少两个分开的部分数据包142的导频符号144来定位相应部分数据包142中的第一接收符号集合130(a

本发明基于如下思想：将已经可通过信道编码(例如，以引入冗余的形式)或其至少一部分实现的编码增益用于迭代信道估计。与图1所示的数据接收器相反，在实施例中，通过在额外的解码过程中连续地(迭代地)对发送消息执行部分解码，来获得对信道状态估计所需的传输符号134的估计。术语“部分解码”是指仅消息的一部分被解码，该部分可以基于在部分解码的相应时刻可用的接收符号130、136来解码。

在产生了估计编码比特的部分解码之后，执行交织和符号映射，其基于部分解码结果生成估计传输符号134。

图5在下面更详细地描述了数据接收器100的详细实施例。

图5示出了根据本发明实施例的具有迭代信道估计的数据接收器的示意性框图。换句话说，图5示出了根据实施例修改的传输系统的接收器的结构的示例。

在图5中可以看出，数据接收器110可以被配置为接收信号(接收信号)120，其中接收信号120可以是数据发送器的传输信号的由传输信道 118修改的版本。数据接收器110可以包括符号解映射器122，该符号解映射器122被配置为基于接收信号120并使用信道状态信息(信道估计)128 来执行符号估计，以提供接收编码比特集合132。此外，数据接收器110可以包括传输符号估计器124，该传输符号估计器124可以被配置为基于接收编码比特集合132来确定估计编码比特集合(＝最有可能对应于发送器侧编码比特的比特)，并将估计编码比特集合映射到传输符号，以获得估计传输符号集合134。此外，数据接收器110可以包括信道状态估计器 126，该信道状态估计器126可以被配置为使用估计传输符号集合134来更新信道状态信息(信道估计)128。

在图5中可以看出，在实施例中，数据接收器110可以包括接收滤波器136、解交织器137和信道解码器138。信道解码器138可以被配置为执行最终信道解码，以提供估计数据比特139。

可选地，符号解映射器122可以包括均衡器，该均衡器可以被配置为对滤波接收信号进行均衡。

在实施例中，传输符号估计器124可以包括迭代部分解码器160以及交织器和符号映射器162。迭代部分解码器可以被配置为解码接收编码比特集合(或其解交织版本)，以使用发送器侧冗余引入编码确定估计编码比特集合164。交织器和符号映射器162可以被配置为使用与发送器侧映射规则匹配的映射规则来交织估计比特集合164，并将其映射到估计传输符号，以获得估计传输符号集合134。

在实施例中，根据传输系统的实现方式，可以反转交织和符号映射的顺序，即，交织可以在比特或符号级别上完成。这与实施例的应用和用途无关，因此，这里仅考虑这两种情况中的一种。

与通过最新的符号估计器(参见图1)获得的错误率相比，针对分布式信道上的传输，通过部分解码过程获得的传输符号134

为了更好地理解进一步的说明，简要地说明了符号辅助的迭代信道估计的基本功能原理。在符号辅助的迭代信道估计的情况下，通常基于持续时间T

详细地，图6在图中示出了随着时间绘制的信道状态170以及针对迭代步骤k和k+1的接收信号120

当要在迭代步骤k中估计信道时，时间T

迭代信道估计的参数(例如，(T

对于符号辅助的迭代信道估计的最佳可能功能，尤其是对于高度时变信道，应以以下项为目标：

(1)用于信道估计的估计传输符号可作为无间隙序列，即时间上连续的序列，

(2)最后一个估计传输符号在时间上尽可能接近信道估计的期望时刻(低时延)，以及

(3)估计传输符号具有可能的最高可靠性或较低错误率。

第(1)点和第(2)点对信道编码(例如，FEC)的结构提出了某些要求，在解码器辅助的信道估计中，(例如，总是)必须将其与随后的交织器一起加以考虑。因此，解码器160可以在迭代步骤(k+1)中提供对信道估计所需的所有L(＝(1/B)-(R-N))个传输符号146的估计，以完成第k个迭代步骤。

首先，使用一个简单的示例来说明这一点，其中，假定针对信道编码(例如，FEC)采用编码率为1/(R＝3)的常规卷积编码和二进制符号映射(BPSK符号映射)，如在图7中示例性地所示。在本示例中省略了交织器。

详细地，图7示出了使用编码率为1/(R＝3)的卷积编码对数据比特序列150(d

图7示出了传输符号a

为了判决前N个数据比特d

下面描述了对信道编码(例如，FEC)与交织的组合的要求。

如上所述，为了实现迭代信道估计的最佳功能，用于此目的的估计传输符号将在间隙尽可能小(即，在时间上是直接连续的)的序列中是可用的。对于信道编码(例如，FEC)与交织的组合，这将要求的是：当馈送来自符号解映射器122的基于连续符号的软比特或硬比特时，在编码增益下解码过程是可能的。

在下文中，出于说明的目的(而不限制一般有效性)，示出了实现信道编码(例如，FEC)和交织的一些具体实施例。为了更好的理解，假定编码率为1/(R＝3)的卷积编码和BPSK符号映射，如同之前一样。

假定以下符号。根据图1，由信道编码(FEC)编码的比特被标记为 cn，n＝0...N-1,c

根据第一示例，如图8所示，可以在数据包中发送消息而不进行交织。

详细地，图8示出了具有N个数据符号146(c

在图8中可以看出，在信道编码(例如，FEC)之后，这里省略了交织器，这可以从编码比特c的线性增加的索引可以看出。可以与图7中所示的示例类似地执行解码过程。

根据第二示例，可以利用块交织将消息划分为若干部分数据包来发送。

图9示出了三个部分数据包142的示意图，其中，在三个部分数据包142之间交织划分N个数据符号146(c

在图9中可以看出，块交织器(从第一编码比特开始)将编码比特 c

如果三个部分数据包142在传输期间各自遇到不同的时变传输信道，则可以在接收器110中针对每个部分数据包142进行单独的迭代信道估计。例如，在第一部分数据包中，迭代信道估计器相继需要对传输符号146的估计，这些传输符号基于属于编码比特c

根据第三示例，可以利用前导码将消息划分为多个部分数据包142 来发送。

图10示出了三个部分数据包142的示意图，其中，在三个部分数据包142之间交织划分N个数据符号146(c

在本实施例中，在每个部分数据包142中，接收器110未知的数据相关传输符号146之前的可以是长度为M/3的前导码(也为参考或训练或导频序列)144，该前导码的符号是接收器预先知晓的。针对实施例的应用而言，部分数据包142是使用相同的还是不同的前导码序列144是无关紧要的。

在本实施例中，可以首先基于接收器110已知的前导码符号144来针对每个部分数据包142执行初始信道状态估计。在前导码符号144与未知数据符号146之间的过渡区域中，可以基于由前导码符号144和(使用迭代部分解码的)估计数据符号146这两者组成的序列来执行信道状态估计。

根据第四示例，可以利用中置码和交织将消息划分为多个部分数据包142来发送。

图11示出了三个部分数据包142的示意图，在三个部分数据包142之间交织划分N个数据符号146(c

在图11中可以看出，待传输的符号(数据符号146)可以由交织器在中置码周围从内到外依次地“逐列”排列。部分数据包142的结构中的精确对称(即，在中置码之前和之后的相等数目的数据符号146)不是必需的，但却是有用的。

在部分数据包142的这种结构的情况下，可以有利地在相反时间方向(“后向”)上执行部分数据包142的前半部分的迭代信道估计，在正常时间方向(“前向”)上执行后半部分的迭代信道估计。例如，为了在后向方向上执行信道估计，可以执行信号部分和符号序列的时间上相反的布置，以及某些量的共轭。

要注意的是，由于交织器定义的符号布置，即使部分数据包142的前半部分的迭代信道估计是在相反的时间方向上，部分解码过程本身仍然一直在常规的(正向)时间方向上。

在[5]中描述了用于传输具有可变数量的部分数据包(子包数量)的电报的交织器，该交织器与以上实施例相对应地操作。

根据第五示例，可以在信道编码之后的循环移位比特的情况下来发送消息。

该实施例具体指的是根据ETSI标准[6]的部分数据包中的消息的传输。以具有最后的“零终止”的约束长度7的速率为1/3的卷积编码对长度为186个比特的消息进行编码，从而形成576个编码比特的序列(c

在第一步骤中，交织器可以在第一步骤中执行48个比特的循环移位，如[5]和[6]中所述。这在图12中示出。

图12示出了使用编码率为1/(R＝3)的卷积编码来将186个比特的示例性数据比特序列(d

随后，将循环移位的比特序列153划分为24个部分数据包142。每个部分数据包142包含36个符号，结构如下：十二个数据符号146、十二个中置码符号144、十二个数据符号146。与图11类似，针对中置码，(循环移位的)编码比特序列153的关联是从内到外“逐列”执行的。

整个交织器的结构(考虑循环移位)如图13中所示。

图13示出了24个部分数据包142的示意图，其中循环移位的数据比特序列(c

为了清楚起见，对于位于中置码之前的符号，传输符号146的符号索引(分配给编码比特)从-12至-1编号，而对于位于中置码之后的符号 146，从+1至+12编号。

原则上，迭代信道估计的过程如第四示例中所述，即，在时间上相反的方向(“后向”)上执行部分数据包142的前十二个符号的迭代信道估计，在正常时间方向(“前向”)上执行后半部分的迭代信道估计。

但是，与本示例中的上述说明相比的特殊特征在于：根据图12的48 个比特的循环移位。现在(在不限制一般性的情况下)假定维特比解码器针对单个迭代步骤提供48个编码比特(对应于2*24个传输符号)的估计值。

因此，在第一迭代步骤中，解码器160可以提供对传输符号索引“-1”的24个符号以及传输符号索引“+1”的另外24个符号的估计。这对应于对根据图13所示的交织结构的编码比特{c

在第二迭代步骤中，关于传输符号索引“-2”和“+2”，维特比解码器估计由数据比特{d

针对所有其他迭代步骤执行所描述的过程。从第三步骤(k＝3)开始，维特比解码器的初始状态的概率信息可以利用先前解码器调用的相应的时间上相关联的概率信息来预设。

在一些上述实施例中(图9、图10和图11)，为了清楚起见，本发明的原理(特别是编码比特与交织器给出的传输符号位置的关联性，这在本发明的意义上来说是有利的)针对三个部分数据包、编码率为1/3的卷积编码和二进制(BPSK)符号映射来呈现。

对于本领域技术人员来说，很容易理解所示原理到不同数量的部分数据包，或者到与在1/3的示例中所选的编码率不同的编码率的应用。对于更高级别的符号映射的应用来说也是如此，由此传输符号由一个以上的编码比特构成。如果不同于卷积编码的另一种类型的编码可以与所选的交织器相结合地在部分解码期间使用以实现对应的编码增益，则该编码也可以被视为是FEC。

图14示出了用于接收信号的方法200的流程图，该信号包括至少两个分开的部分数据包，该至少两个分开的部分数据包包括符号，该符号映射由数据比特序列的冗余引入编码产生的编码比特，该冗余引入编码针对至少两个分开的部分数据包联合地执行。方法200包括如下步骤202：基于接收信号来估计信号的传输信道的信道状态，以获得第一信道状态信息。此外，方法200包括如下步骤204：使用第一信道状态信息从不同的部分数据包中解调第一接收符号集合，以获得第一接收编码比特集合，其中第一接收符号集合是至少两个部分数据包的接收符号的真实子集，第一接收编码比特集合使得可以得出关于以下的结论：在发送器侧利用发送器侧冗余引入编码的第一编码比特集合与第一接收编码比特集合相对应。方法200还包括如下步骤206：解码第一接收编码比特集合，以使用发送器侧冗余引入编码确定第一估计编码比特集合。方法200还包括如下步骤208：使用与发送器侧映射规则匹配的映射规则，将第一估计比特集合映射到估计传输符号，以获得第一估计传输符号集合。方法200还包括如下步骤210：使用第一估计传输符号集合来确定第二信道状态信息。

实施例提供了解码器辅助的迭代信道估计。在此出现以下内容：

-具有(连续)部分解码的迭代信道估计，

-利用编码增益来更可靠地估计传输符号，以及

-由解码器提供用于信道状态估计的符号，以及后续的交织和符号映射。

原则上，实施例适用于在发送器侧应用的任何类型的FEC编码，该 FEC编码

(1)使得能够通过编码增益来进行传输序列的部分解码，并且

(2)在部分解码的上下文中，可以提供对编码比特的估计，由此提供对传输符号的估计，并且

(3)结合交织器和符号映射，以使得其有助于连续地(在正向或反向时间方向上)进行信道估计的方式来彼此连续地发送在迭代方法中估计的传输符号。

实施例提供使用维特比解码器的部分解码。如果在发送器侧将卷积编码用作信道编码(例如，FEC)，则可以将维特比解码器用于部分解码，其在某些情形下可以最优地对卷积码进行解码。

在下文中，描述了使用维特比解码器的部分解码的输入变量。维特比解码器需要由符号解映射器提供的硬比特(二进制)，或者形式为软比特(例如，LLR)的可靠性信息，作为用于部分解码的输入变量。其他输入变量可以是部分解码的开始和结束时(例如，对于当前调用实际上是输出变量，其在下一次调用中仅用作输入变量)相关联的格子图中的每个状态的概率(取决于实现方式，例如线性或对数形式)。

下面描述了针对部分解码的开始和结束的状态概率。与部分解码的所有可能的初始状态有关的概率信息由以下内容组成或者自以下内容直接得出：在维特比解码器的连续调用情况下维特比解码器的相应前一调用的内部状态概率，以及无缝连续的数据比特序列。如果部分解码的初始和/或最终状态是事前已知的，则在调用维特比解码器时会相应地考虑它们。

在下文中，描述了具有解码器滞后(decoder lag)的部分解码。对于最佳序列估计，维特比解码器在理想情况下需要已知的最终状态。在部分解码期间通常不满足这一条件。因此，可以将部分解码扩展超过实际所需序列的长度(解码器滞后)，以提高序列估计的可靠性。在专家文献中，建议按照卷积码约束长度的大约五倍扩展解码过程以超过要估计的序列。如果在解码过程中可以使用通常已知的最终状态，则该滞后可以随着接近编码数据比特序列的结束而逐渐减少。

实施例提供了当在若干部分数据包中发送消息时的迭代信道估计。对此的先决条件在于：将FEC所编码的消息(数据包)划分为若干部分数据包(例如，参见图9、图10和图11)来发送。每个部分数据包在其传输期间可能会受到单独的时变传输信道的影响。这就可能需要针对每个部分数据包进行单独的信道状态估计。在接收器中，可以针对每个部分数据包执行单独的信道状态估计，但是，实现此目的所需的估计传输符号基于对所有相关的部分数据包所共有的部分解码过程。这可以被称为联合跨部分数据包信道估计，其同时估计若干传输信道的信道状态(多维迭代信道估计)。

实施例提供接收的分集。如果存在接收的分集并且因此在接收器中存在若干接收信号(例如，通过使用若干个天线)，则可以以如下方式应用方法：符号解映射器可以针对从所有接收信号获得的接收符号来执行所谓的“最大比合并”(MRC)。可以针对每个接收信号单独地完成信道状态估计。

实施例提供了将部分解码的结果用于数据比特估计。迭代信道估计的上下文中的部分解码的主要目的在于：为信道状态估计提供尽可能可靠地估计的传输符号。然而，在迭代部分解码中，可以依次获得针对传输数据比特的估计。如果在通过部分解码执行信道估计的所有迭代步骤之后可获得针对所有传输数据比特的估计，则可以使用校验值(例如，循环冗余校验CRC)来确定估计数据比特是否正确。在肯定的校验结果的情况下，可以省略处理步骤“最终信道解码”(参见图5，138)，因此节省接收器中的相应工作量。

实施例提供了不同参数下若干信道估计的执行。在真实传输系统中，信道变化的速度常常无法提前知晓。例如，在无线电系统中，信道变化的速度与无线电参与者的多半是未知的移动速度直接相关，这导致所谓的信道的多普勒扩展。对于快速的信道变化(例如，由快速移动的无线电参与者造成)，信道状态估计器需要与缓慢的信道变化不同的参数化(例如，所评估的信号部分的长度)。

该问题可以通过完全(即在所有迭代步骤中)以信道状态估计的不同参数化执行若干迭代信道估计来解决。因此，例如，执行针对低信道变化速度而优化的一种信道状态估计，并且额外地执行针对高信道变化速度而优化的另一信道状态估计。在根据图5的表示中，这意味着范围166 中的所有块以及“最终信道解码”138以不同的参数化执行若干次。

针对不同参数化的版本有利地是一个接一个地执行的。在每次针对参数化完全执行迭代信道估计之后，可以例如通过校验值来确定估计数据比特是否正确(参见对将部分解码的结果用于数据比特估计的实施例的说明)。如果根据校验值，估计数据比特是正确的，则可以省略不同的参数化下对同一接收信号的其他迭代信道估计的执行。

实施例提供了相反时间方向上的信道估计。在许多传输系统中，发送提前已知的数据符号(参考符号)，以用于信号的检测或用于接收器中的(初始)信道估计。如果在这些参考符号之前的是未知的数据符号，则可以有利地在相反的时间方向(“后向”)上执行针对信号的这一部分的信道估计。在这种情况下，解码器仍可以在迭代的部分解码期间在正时间方向上处理要估计的数据比特序列。这需要合适的交织器。

如果在已知符号(例如，中置码)的序列之前和之后都发送了未知数据符号，则针对在时间上位于参考符号之前的那一部分数据符号，可以在相反方向上执行信道估计，并且同时针对在参考符号之后的那一部分数据符号，在前向方向上执行信道估计(参见图11)。这也需要合适的交织器。

实施例提供具有可靠性信息的符号的生成。如果估计编码比特

在用于将数据从发送器发送到接收器的系统中使用实施例。本文描述的概念适用于任何传输，在该传输中：

-在发送器与接收器之间存在潜在时变传输信道，

-对该信道进行连续估计(例如，按照幅度和相位)是必要的或有利的，

-使用前向纠错(FEC)，它为要在传输期间发送的数据提供冗余，以及

-使用符号辅助的信道状态估计。

典型的应用领域是数字无线电通信系统中的消息传输，例如其中，由于发送器和/或接收器的移动，传输信道可能是时变的，并且其中，使用相干解调需要对信道进行连续估计。在消息(数据包)在若干部分数据包(所谓的电报拆分，例如参见DE102011082098)中发送的系统中，本发明可能尤其是有利的。

尽管已经在装置的上下文中描述了某些方面，但是很明显，这些方面也表示对对应方法的描述，使得装置的框或设备也应被理解为相应的方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的或作为方法步骤描述的各方面也表示对对应装置的对应框或项或特征的描述。方法步骤中的一些或全部可以通过(或使用)硬件装置(例如，微处理器、可编程计算机或电子电路)来执行。在一些实施例中，这样的装置可以执行一些或几个最重要的方法步骤。

根据某些实现要求，本发明的实施例可以以硬件或软件来实现。可以使用数字存储介质(例如，软盘、DVD、蓝光光盘、CD、ROM、PROM、 EPROM、EEPROM或闪存、硬盘驱动器或其他磁性或光学存储器)来完成该实现，该数字存储介质上存储有电子可读控制信号，所述电子可读控制信号与可编程计算机系统协作或能够与可编程计算机系统协作，使得执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。

根据本发明的一些实施例包括一种数据载体，该数据载体包括电子可读控制信号，该电子可读控制信号能够与可编程计算机系统协作，使得执行本文所述的方法之一。

通常，本发明的实施例可以实现为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，该程序代码可操作用于执行其中一种方法。

例如，程序代码可以存储在机器可读载体上。

其他实施例包括用于执行本文所述的方法之一的计算机程序，其中该计算机程序存储在机器可读载体上。

换句话说，本发明方法的实施例因此是一种计算机程序，该计算机程序包括当计算机程序在计算机上运行时用于执行本文所述的方法之一的程序代码。

因此，本发明方法的另一实施例是一种数据载体(或数字存储介质或计算机可读介质)，其包括记录在其上的用于执行本文所述的方法之一的计算机程序。数据载体、数字存储介质或计算机可读介质通常是对象和/或是非暂时性的。

因此，本发明方法的另一实施例是表示用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的数据流或信号序列。例如，数据流或信号序列可以被配置为经由数据通信连接来传输，例如经由互联网来传输。

另一实施例包括处理装置，例如计算机或可编程逻辑器件，其被配置为或适于执行本文描述的方法之一。

另一实施例包括一种计算机，其上安装有用于执行本文所述的方法之一的计算机程序。

根据本发明的另一实施例包括被配置为将用于执行本文所述的方法之一的计算机程序传输到接收器的装置或系统。传输可以以电子或光学方式执行。接收器可以是例如计算机、移动设备、存储器设备等。该装置或系统可以例如包括用于将计算机程序传输到接收器的文件服务器。

在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列FPGA) 可以用于执行本文所述的方法的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文所述的方法之一。通常，在一些实施例中，这些方法优选地由任何硬件装置执行。这可以是通用硬件，例如计算机处理器(CPU)，也可以是专用于该方法的硬件，例如ASIC。

例如，可以使用硬件装置，或使用计算机，或使用硬件装置和计算机的组合来实现本文描述的装置。

本文描述的装置或本文描述的装置的任何组件可以至少部分地以硬件和/或软件(计算机程序)来实现。

本文描述的方法可以使用硬件装置，或使用计算机，或使用硬件装置和计算机的组合来实现。

本文描述的方法或本文描述的方法的任何组件可以至少部分地由硬件和/或软件执行。

上面描述的实施例仅用于说明本发明的原理。应当理解，对本文描述的布置和细节所进行的修改和变化对于本领域的其他技术人员而言将是显而易见的。因此，本发明旨在仅由所附权利要求的范围限制，而不是受到借助于本文实施例的描述和解释而给出的具体细节的限制。

缩略语列表

BPSK 二进制相移键控

CRC 循环冗余校验

FEC 前向纠错

LLR 对数似然比

LMS 最小均方

MRC 最大比合并

RLS 递归最小二乘

参考文献

[1]S.N.Crozier，D.D.Falconer，S.A.Mahmoud，“Least sum of squared errors(lsse)channel estimation”，IEE Proceedings-F， 138:371-378，1991年8月。

[2]Karl-Dirk Kammeyer，“Nachrichtenübertragung”，Teubner-Verlag, ISBN3-519-26142-1,2004年第3版。

[3]J.G.Proakis，“Digital Communications”，纽约，麦格劳希尔， 1995年。

[4]K.-H.Chang，C.N.Georghiades，“Iterative Joint Sequence and ChannelEstimation for Fast Time-Varying Intersymbol Interference Channels”，InProceedings of the International Conference on Communications(ICC'95)，第357-361页，西雅图， 1995年6月。

[5]PCT/EP2017/076939

[6]ETSI Technical Specification TS 103 357。