一种信号处理方法及接收设备、存储介质与流程

1.本技术涉及通信领域，尤其涉及一种信号处理方法及接收设备、存储介质。


背景技术：

2.在无线通信系统的接收端，信噪比是影响通信质量的重要因素之一，对信噪比的准确估计可以帮助接收端的多种算法更好的工作，以提高系统的纠错能力和数据吞吐量，或减少接收端各个功能模块的功率消耗。以信道译码器为例，如果已知接收信号的信噪比估计值，则可以更精确地配置算法参数，如低密度校验码(low
‑
density parity
‑
check code，ldpc)译码器的最大迭代次数，或基于串行抵消的列表极化译码器的列表个数等。
3.目前的无线通信系统的发送端在特定的时频域位置向接收端发送导频信号之后，接收端通过信道估计模块和解调模块确定出信噪比估计值，并传输给信道译码器，信道译码器基于信噪比估计值实现译码操作。然而，信道估计模块和解调模块观测到的信噪比估计值对信道译码器而言不够准确，导致信道译码器的译码准确性低的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种信号处理方法及接收设备、存储介质，能够提高信道译码器的译码准确性。
5.本技术的技术方案是这样实现的：
6.第一方面，本技术实施例提出一种信号处理方法，应用于接收设备的信道译码器，所述方法包括：
7.在从所述接收设备的解调模块接收到接收信号的对数似然比数据的情况下，确定所述对数似然比数据的统计信息；
8.利用预设统计信息与信噪比映射关系，确定所述对数似然比数据的统计信息对应的信噪比估计值；以根据所述信噪比估计值确定译码器参数，并基于所述译码器参数对所述对数似然比数据进行译码。
9.第二方面，本技术实施例提出一种接收设备，所述接收设备包括：解调模块和信道译码器；
10.所述解调模块，用于将接收信号的对数似然比数据发送至所述信道译码器；
11.所述信道译码器，用于确定所述对数似然比数据的统计信息；利用预设统计信息与信噪比映射关系，确定所述对数似然比数据的统计信息对应的信噪比估计值；以根据所述信噪比估计值确定译码器参数，并基于所述译码器参数对所述对数似然比数据进行译码。
12.第三方面，本技术实施例中一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述信号处理方法。
13.本技术实施例提供了一种信号处理方法及接收设备、存储介质，应用于接收设备的信道译码器，该方法包括：在从接收设备的解调模块接收到接收信号的对数似然比数据
的情况下，确定对数似然比数据的统计信息；利用预设统计信息与信噪比映射关系，确定对数似然比数据的统计信息对应的信噪比估计值；以根据信噪比估计值确定译码器参数，并基于译码器参数对对数似然比数据进行译码。采用上述实现方案，预先根据对数似然比数据的统计信息与信噪比之间的相关性，拟合出统计信息与信噪比的映射关系，之后接收解调模块发送的对数似然比数据，并根据预设统计信息与信噪比映射关系，确定对数似然比数据的统计信息对应的信噪比估计值，此时得到的信噪比估计值为信道译码器自身确定出的，不受之前解调模块和信道估计模块的影响，使得得到的信噪比估计值更加准确，进而提高了信道译码器的译码准确性。
附图说明
14.图1为一种接收端的模块示意图及模块之间的数据流向图；
15.图2为本技术实施例提供的一种信号处理方法的流程图；
16.图3为本技术实施例提供的一种示例性的预设统计信息与信噪比映射关系的流程示意图；
17.图4为本技术实施例提供的一种示例性的llr的平均幅值在线性域和对数域与真实信噪比的关系示意图；
18.图5为本技术实施例提供的一种示例性的信道译码器结构示意图；
19.图6为本技术实施例提供的一种接收设备1的结构示意图。
具体实施方式
20.应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术。并不用于限定本技术。
21.目前，在长期演进技术(long term evolution，lte)和新无线(new radio，nr)系统中，接收端的信道估计模块利用接收端的参考信号生成模块生成的参考信号对接收到的基带参考信号进行信道估计，输出h_rs信号至接收端的解调模块，解调模块对接收端接收到的基带信号、h_rs信号和参考信号生成模块生成的参考信号进行处理，输出对数似然比数据和信噪比估计值至信道译码器，信道译码器的参数选择子模块利用信噪比估计值进行译码器参数选择，信道译码器的数据处理子模块基于译码器参数对信噪比估计值进行译码处理，得到译码比特。具体的接收端的模块示意图及模块之间的数据流向可参考图1。
22.然而，针对目前的译码流程，一方面，在系统设计时，解调模块通常按照时频资源工作，如以资源块为单位进行信噪比估计和解调，而信道译码器的处理单位为码块，两者之间无固定的映射关系，两个模块之间的颗粒度的不匹配会导致译码器参数选择不便。另一方面，译码器主要关注的是输入到译码算法的软比特的有效信噪比，与信道估计模块和解调模块观测到的信噪比不完全一致，利用信道估计模块和解调模块观测到的信噪比进行译码器参数的选择会导致译码准确性低的问题。
23.为解决上述问题，本技术实施例提供一种信号处理方法，如图2所示，该方法可以包括：
24.s101、在从接收设备的解调模块接收到接收信号的对数似然比数据的情况下，确定对数似然比数据的统计信息。
25.本技术实施例提出的一种信号处理方法适用于在lte和nr系统中，接收设备对接
收信号进行处理的场景中。
26.需要理解的是，接收设备包括解调模块和信道译码器。在接收设备接收到接收信号时，解调模块对接收信号进行处理，得到接收信号的对数似然比数据，解调模块将接收信号的对数似然比数据传输至信道译码器，以供信道译码器利用接收信号的对数似然比数据实现信噪比估计的过程。
27.本技术实施例中，信道译码器可以为turbo译码器、ldpc译码器、polar译码器等，具体的可以根据实际情况进行选择，本技术实施例不做具体的限定。
28.本技术实施例中，信道译码器接收到对数似然比数据之后，先根据传输码率和/或码字重传机制，对对数似然比数据进行合并，得到有效对数似然比数据，之后，确定有效对数似然比数据的统计信息。
29.需要说明的是，在一种可选的实施例中，若传输码率低于编码码率，则在信道译码器前端的解速率匹配过程中，将相同编码比特的多个对数似然比数据相加。在另一种可选的实施例中，若lte/nr系统使用了基于接收端反馈的重传机制，如lte/nr数据信道上的混合式自动重传请求(hybrid automatic repeat request，harq)机制，则若当前接收码字为此前译码失败的某一码字的重传，从内存中读取前次传输译码器保存下来的对数似然比数据，与当前接收到的对数似然比数据进行合并。经过上述两种可选的实施例，最终得到了有效对数似然比数据。
30.可以理解的是，信道译码器在接收到解码模块发送的对数似然比的情况下，考虑到了信道译码器的前端进行解速率匹配的处理、或对于重传码字进行与初传的软比特合并的过程，使得确定出有效对数似然比数据在进行后续的信噪比估计的过程中，能够确定出更加精确的信噪比估计值，进而能够更精确的选择译码器参数、提高译码准确性。
31.本技术实施例中，对数似然比数据的统计信息的类型可以包括对数似然比数据的均方幅值或对数似然比数据的平均幅值，具体的可以根据实际情况进行选择，本技术实施例不做具体的限定。
32.本技术实施例中，对数似然比数据的均方幅值的计算过程如公式(1)所示，
[0033][0034]
其中，λ
i
为对数似然比数据，为对数似然比数据的均方幅值，n为对数似然比数据的数量。
[0035]
需要说明的是，对数似然比数据的平均幅值为对数似然比数据在对数域的平均幅值，其计算过程如公式(2)和公式(3)所示，
[0036][0037][0038]
其中，为对数似然比数据在对数域的平均幅值，为对数似然比数据的平均幅值。
[0039]
进一步地，在得到有效对数似然比数据之后，对有效对数似然比数据进行补零操作后，输入信道译码器中进行译码，其中，信道译码器中的译码器参数是基于对数似然比数
据的统计信息确定出的，具体的译码器参数的确定方式参考s102的描述，在此不再赘述。
[0040]
可以理解的是，由于信道译码器主要关注的是输入到译码算法的软比特的有效信噪比，与信道估计和解调模块观测到的信噪比不完全一致，本技术依靠输入到信道译码器的对数似然比数据进行信噪比估计，无需前端的信道估计等其他模块提供的信息，可以简化系统设计，同时也提高了信噪比估计的准确性。
[0041]
s102、利用预设统计信息与信噪比映射关系，确定对数似然比数据的统计信息对应的信噪比估计值；以根据信噪比估计值确定译码器参数，并基于译码器参数对对数似然比数据进行译码。
[0042]
本技术实施例中，预设统计信息与信噪比映射关系是根据对数似然比样本数据的统计信息与样本信噪比值之间的相关性拟合出的。
[0043]
需要说明的是，信道译码器在执行信道译码的相关处理之前，会采用多种算法或机制消除或者减轻无线信道对信号的幅值和相位造成的影响，因此，在对译码算法进行设计和性能评估时，使用理想化的加性白噪声(additive white gaussian noise，awgn)信道模型，基于awgn信道模型和采用近似最大后验概率(maximum a posteriori，map)算法的解调器进行仿真和分析，确定出预设统计信息与信噪比映射关系。
[0044]
示例性的，预设统计信息与信噪比映射关系的流程如图3所示，包括训练模型部分和信噪比估计部分。训练模型部分包括调制模块、awgn干扰模块、解调模块、llr统计计算模块和线性拟合模块，随机数据依次经过调制模块、awgn模块和解调模块，得到llr样本数据，llr统计计算模块确定llr样本数据的统计信息，并将llr样本数据的统计信息和真实信噪比输入线性拟合模块，得到最终的预设统计信息与信噪比映射关系，其中，真实信噪比还叠加至awgn模块用于实现awgn信道模型。信噪比估计部分包括llr统计计算模块和线性映射模块，有效对数似然比数据输入llr统计计算模块得到有效llr的统计信息，有效llr的统计信息和预设统计信息与信噪比映射关系输入线性拟合模块，得到信噪比估计值。
[0045]
需要说明的是，在选取llr样本数据的过程中，当输入的llr样本数据的数量小于预设数量阈值时，则使用全部的llr样本数据进行仿真和分析；当输入的llr样本数据的数量大于预设数量阈值，可以在llr样本数据中、每隔预设个数选择一个llr样本数据，进而确定出部分llr样本数据进行后续的仿真和分析。
[0046]
在一种可选的实施例中，通过分析可知，对数似然比的幅值由对应的比特取值的后验概率确定，幅值越大表明后验概率越接近0或1，也即对该比特取值越肯定，可以推断出，对同一调制方式，对数似然比的平均幅值应随信噪比的提高而增大。基于上述分析，将样本llr的平均幅值作为估计依据，考察平均幅值与真实信噪比之间的映射关系，以qpsk和16qam为例，在awgn信道模型下，llr的平均幅值在线性域和对数域(db)与真实信噪比的关系如图4所示，其中，llr的样本数量为96。根据图4可以看出，对数域的llr平均幅值与信噪比的关系接近分段线性。即，在低信噪比区域，曲线的斜率随信噪比升高缓慢下降；在高信噪比区域，曲线的斜率基本保持不变。考虑到各个调制方式有其典型的工作区间(信噪比范围)，可以只针对各个调制方式的工作区间内进行映射关系的拟合。在这一前提下，为每一种调制方式确定两段或者三段平均幅值与信噪比映射关系，且为了降低硬件实现的复杂度，每一段平均幅值与信噪比映射关系均采用乘、加或者减的基本四则运算。
[0047]
可以理解的是，采用易于计算的平均幅值作为估计依据，确定出了对数域平均幅
值和对数域信噪比之间的映射关系，使得算法内部和输出的数值保持在合理范围内，减少了硬件实现过程中的精度损失。且在确定平均幅值和信噪比映射关系的过程中，针对每一种调制方式，采用了分段线性拟合的方法，即分为多个平均幅值段和信噪比映射关系，兼顾了估计准确性和计算复杂度两个性能指标。
[0048]
本技术实施例中，在确定出对数似然比数据的平均幅值之后，获取信道译码器对应的调制方式；从预设平均幅值与信噪比映射关系中，查找调制方式对应的多个平均幅值段与信噪比映射关系；从多个平均幅值段与信噪比映射关系中，查找对数似然比数据的平均幅值所属的目标平均幅值段与信噪比映射关系；将对数似然比数据的平均幅值输入目标平均幅值段与信噪比映射关系中，得到信噪比估计值。
[0049]
需要说明的是，每一种调制方式对应了多个平均幅值段与信噪比映射关系，且多个平均幅值段与信噪比映射关系是根据不同的平均幅值区间进行划分的，在确定出对数似然比数据的平均幅值之后，先从调制方式对应的多个平均幅值段中确定对数似然比数据的平均幅值所属的目标平均幅值段，之后获取目标平均幅值段对应的目标平均幅值段与信噪比映射关系，将对数似然比数据的平均幅值输入目标平均幅值段与信噪比映射关系中，得到信噪比估计值。
[0050]
在另一种可选的实施例中，通过分析可知，对数似然比的幅值由对应的比特取值的后验概率确定，幅值越大表明后验概率越接近0或1，也即对该比特取值越肯定，还可以使用对数似然比数据的均方幅值对信噪比进行估计，得到均方幅值与信噪比映射方式。
[0051]
本技术实施例中，针对每一种调制方式对应一个均方幅值与信噪比映射方式，因此，在确定出对数似然比数据的均方幅值之后，获取信道译码器对应的调制方式；并从预设均方幅值与信噪比映射关系中，查找调制方式对应的第一均方幅值与信噪比映射关系；之后，直接将对数似然比数据的均方幅值输入第一均方幅值与信噪比映射关系，得到信噪比估计值。
[0052]
可以理解的是，使用均方幅值的信噪比估计比使用平均幅值的信噪比估计在性能上有所提升、且使用均方幅值的信噪比估计不涉及分段判断，使得使用均方幅值的信噪比估计所使用的信噪比范围更大。
[0053]
需要说明的是，每一个调制方式对应的预设均方幅值与信噪比映射关系采用了平方和开平方的运算，会导致硬件实现上的复杂度高的问题。
[0054]
进一步地，在确定出对数似然比数据的统计信息对应的信噪比估计值之后，根据信噪比估计值确定译码器参数，在信道译码器进行译码的过程中，基于译码器参数对对数似然比数据进行译码，可以降低信道译码器的功耗，如在信噪比估计值过低是选择不进行译码；或者降低平均译码时延，如可以选择较小的最大迭代次数；或者可以提高译码性能，如可以选择合适的软比特压缩方案等。
[0055]
可以理解的是，预先根据对数似然比数据的统计信息与信噪比之间的相关性，拟合出统计信息与信噪比的映射关系，之后接收解调模块发送的对数似然比数据，并根据预设统计信息与信噪比映射关系，确定对数似然比数据的统计信息对应的信噪比估计值，此时得到的信噪比估计值为信道译码器自身确定出的，不受之前解调模块和信道估计模块的影响，使得得到的信噪比估计值更加准确，进而提高了信道译码器的译码准确性。
[0056]
基于上述实施例，还提出了一种实现信号接收方法的信道译码器结构，如图5所
示，信道译码器包括软合并子模块、信噪比估计子模块、补零子模块、参数选择子模块和译码器核心模块，其中，信道译码器接收到来自解调模块的llr，软合并子模块对llr进行软比特合并处理，输出有效llr分别至补零子模块和信噪比估计子模块，一方面补零子模块对有效llr进行补零操作，输出软比特序列至译码器核心模块，另一方面，信噪比估计子模块对有效llr进行处理，输出信噪比估计值至参数选择子模块，参数选择子模块根据信噪比估计至选择译码器参数，并输出译码器参数至译码器核心模块；译码器核心模块基于译码器参数对软比特序列进行处理，输出控制信息和译码比特。
[0057]
本技术实施例提供一种接收设备1，如图6所示，所述接收设备1包括：解调模块10和信道译码器11；
[0058]
所述解调模块10，用于将接收信号的对数似然比数据发送至所述信道译码器；
[0059]
所述信道译码器11，用于确定所述对数似然比数据的统计信息；利用预设统计信息与信噪比映射关系，确定所述对数似然比数据的统计信息对应的信噪比估计值；以根据所述信噪比估计值确定译码器参数，并基于所述译码器参数对所述对数似然比数据进行译码。
[0060]
可选的，所述信道译码器11，还用于确定所述对数似然比数据的均方幅值，并将所述均方幅值确定为所述统计信息；获取所述信道译码器对应的调制方式；从所述预设均方幅值与信噪比映射关系中，查找所述调制方式对应的第一均方幅值与信噪比映射关系；将所述对数似然比数据的均方幅值输入所述第一均方幅值与信噪比映射关系，得到所述信噪比估计值。
[0061]
可选的，所述信道译码器11，还用于确定所述对数似然比数据的平均幅值，并将所述平均幅值确定为所述统计信息。
[0062]
可选的，所述信道译码器11，还用于获取所述信道译码器对应的调制方式；从所述预设平均幅值与信噪比映射关系中，查找所述调制方式对应的多个平均幅值段与信噪比映射关系；从所述多个平均幅值段与信噪比映射关系中，查找所述对数似然比数据的平均幅值所属的目标平均幅值段与信噪比映射关系；将所述对数似然比数据的平均幅值输入所述目标平均幅值段与信噪比映射关系中，得到所述信噪比估计值。
[0063]
可选的，所述信道译码器11，还用于根据传输码率和/或码字重传机制，对所述对数似然比数据进行合并，得到有效对数似然比数据；确定所述有效对数似然比数据的统计信息。
[0064]
可选的，所述调制方式包括：二进制相移键控bpsk、正交相移键控qpsk、16正交振幅调制qam、64qam、或256qam中的任一种。
[0065]
本技术实施例提供的一种接收设备，在从接收设备的解调模块接收到接收信号的对数似然比数据的情况下，确定对数似然比数据的统计信息；利用预设统计信息与信噪比映射关系，确定对数似然比数据的统计信息对应的信噪比估计值；以根据信噪比估计值确定译码器参数，并基于译码器参数对对数似然比数据进行译码。由此可见，本实施例提出的接收设备，预先根据对数似然比数据的统计信息与信噪比之间的相关性，拟合出统计信息与信噪比的映射关系，之后接收解调模块发送的对数似然比数据，并根据预设统计信息与信噪比映射关系，确定对数似然比数据的统计信息对应的信噪比估计值，此时得到的信噪比估计值为信道译码器自身确定出的，不受之前解调模块和信道估计模块的影响，使得得
到的信噪比估计值更加准确，进而提高了信道译码器的译码准确性。
[0066]
本技术实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，上述一个或者多个程序可被一个或者多个信道译码器执行，应用于接收设备中，该计算机程序实现如上述的信号处理方法。
[0067]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0068]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台图像显示设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述的方法。
[0069]
以上所述，仅为本技术的较佳实施例而已，并非用于限定本技术的保护范围。