一种用于译码器输入信息的先验方法和系统与流程

发明涉及通信，特别涉及一种用于译码器输入信息的先验方法和系统。

背景技术：

1、在国家电网电力线载波（plc）通信技术领域中，发送端将同一信息比特复制到多个不同的ofdm(orthogonal frequency division multiplexing，正交频分复用技术）符号和不同子载波上，形成多个分集副本。接收端将这些分集副本的软比特进行合并为llr（log-likelihood ratio，对数似然比），然后将llr作为输入信息送入译码器进行译码。

2、在分集拷贝场景下，接收端拥有同一比特的多个独立副本。这些副本的llr符号一致性本身就携带了该比特可靠性的重要信息：所有副本的llr符号完全一致意味着该比特的确定性很高，而符号分歧则表明该比特存在较大不确定性。现有方案将合并后的单一llr值作为输入，完全丢弃了这种“副本间一致性”的额外信息，导致译码器无法知道哪些比特更可靠。

3、现有方案中，合并后的llr直接作为译码器的系统比特输入，先验信息全部初始化为零，意味着译码器不知道哪些比特更可靠、哪些比特更模糊，所有比特的可靠性都需要通过迭代过程逐步“探索”。

4、在当前技术中，针对译码器的输入信息的校验一般采用以下几种方案：

5、方案a：零先验初始化——当前国网双模通信接收机中的标准做法。turbo译码器的所有先验软信息统一初始化为零，仅将分集合并后的llr作为系统比特（systematicbits）输入。这意味着译码器对每个比特的“先入为主”倚赖完全为零，必须通过多轮迭代才能逐步确定每个比特的可靠性，导致平均迭代次数较高。

6、方案a种，所有先验均为零，turbo译码器必须从“完全不确定”的状态开始迭代。对于那些实际上非常确定的比特（如所有副本llr均为+大值），这种“从零开始”的策略明显低效——这些比特在前几轮迭代中几乎没有任何变化，但仍然参与了所有计算。

7、方案b：crc早停机制（early termination）——在每次迭代后尝试crc（cyclicredundancy check，即循环冗余校验）校验，若通过则提前终止迭代。这是一种“被动”的功耗优化策略：它不改变译码器的输入，只是在某次迭代后检查是否已经成功。其局限性在于：必须完成至少一次完整迭代才能判断，无法在译码开始时就提供有用的先验信息来缩短收敛过程，导致译码效率较低。

8、方案c：基于信噪比的先验权重——根据每个比特所在子载波的信噪比估计来赋予不同的先验权重：高snr（signal-to-noise ratio，信号杂音比）子载波上的比特获得较大先验，低snr子载波上的比特获得较小先验。这种方案的缺点是依赖snr估计的精度，而plc信道的时变性使得snr估计本身存在误差，且计算snr需要额外的硬件资源。方案c需要对每个子载波进行snr估计，这不仅增加了硬件复杂度，而且snr估计在plc时变信道下的误差可能导致先验权重失真，反而影响译码性能，译码效率较低。

技术实现思路

1、针对现有技术中译码器对输入信息进行迭代验证导致译码效率较低的技术问题，本发明提出一种用于译码器输入信息的先验方法和系统，通过对比各副本llr的符号一致性，将输入信息分为“高置信度”和“低置信度”两类，并对高置信度赋予非零的先验llr初始值，从而让码器在可靠性高的比特上快速“锁定”正确结果，减少无用的迭代消耗，提高译码效率。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种用于译码器输入信息的先验方法，具体包括以下步骤：

4、s1：实时获取第k个信息比特中m个分集副本的llr值；

5、s2：对第k个信息比特中m个分集副本的llr值的符号进行一致性检测，并根据检测结果对信息比特进行先验分配，得到对应的先验赋值，作为第一输入信息；

6、s3：计算第k个信息比特合并后的llr值与先验赋值的差值，作为第二输入信息；

7、s4：将第一输入信息和第二输入信息构建为总输入信息，然后将总输入信息送入译码器。

8、优选地，所述s1中，将m个分集副本的llr值送入存储模块进行存储。

9、优选地，所述s2包括：

10、s2-1：对信息比特中每个分集副本的llr值的符号进行一致性检测，判断是否满足符号一致性；

11、s2-2：将满足符号一致性的信息比特进行先验分配，得到先验赋值；

12、s2-3：将不满足符号一致性的信息比特对应的先验保持为零。

13、优选地，所述s2-1中，符号一致性判断的方法为：

14、采用符号函数对每个分集副本的llr值的最高比特位进行运算；若运算结果都相同，则判断为满足符号一致性；若运算结果不相同，则判断为不满足符号一致性。

15、优选地，所述s2-2中，先验赋值的计算方法为：

16、l_prior(k) = α · sign() · ||

17、其中，l_prior(k)表示第k个信息比特的先验赋值；α∈(0,1)为先验强度因子；sign()表示运算结果；||表示第k个信息比例合并后的llr值，1≤k≤k，k表示信息比例的总数。

18、优选地，还包括分级先验策略：

19、若运算结果都相同，确定运算结果的等级为一级：

20、l_prior(k) = α_max · sign() · ||

21、其中，α_max表示最高先验强度因子；

22、当任一种运算结果的数量超过总数量的一半时，确定运算结果的等级为二级：

23、l_prior(k) = α_midx · sign() · ||

24、其中，α_mid表示中等先验强度因子；

25、当任一种运算结果的数量均不大于总数量的一半时，确定运算结果的等级为三级，保持先验为零。

26、优选地，所述s3中，第二输入信息的获取方法为：

27、l_sys'(k) = || - |l_prior(k)|

28、其中，l_sys'(k)表示第k个信息比特的第二输入信息；||表示第k个信息比特对应的合并后的llr值； |l_prior(k)|表示第k个信息比特的先验赋值。

29、本发明还提供一种用于译码器输入信息的先验系统，包括：

30、数据获取模块，用于实时获取信息比特传输过程中m个分集副本的llr值；

31、存储模块，用于存储m个分集副本的llr值和先验赋值；

32、符号一致性检测模块，用于对每个分集副本的llr值的符号进行检测，判断是否满足符号一致性；

33、先验分配模块，用于对满足符号一致性的信息比特进行先验分配，得到先验赋值，作为第一输入信息；

34、差异化构建模块，用于计算信息比特合并后的llr值与先验赋值的差值，作为第二输入信息；

35、输出模块，用于将第一输入信息和第二输入信息构建为总输入信息，然后将总输入信息送入译码器。

36、优选地，所述符号一致性检测模块中还设有比特计算器；所述比特计算器，用于统计同一个信息比特中llr值符号运算结果相同的数量，确定运算结果的等级。

37、优选地，所述符号一致性检测模块中还设有先验调节单元；所述先验调节单元，用于根据运算结果的等级动态调整先验强度因子计算先验赋值。

38、综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

39、显著降低译码平均迭代次数：本发明通过为高一致性（满足符号一致性）比特提供非零先验信息，这些比特在前1-2次迭代内就能迅速收敛到稳定状态，并通过turbo编码的内在约束关系把确定性传播给邻近比特。

40、零额外导频开销：本发明的符号一致性检测仅依赖分集副本合并阶段已经存在的单独llr数据，本发明不需要任何snr估计、不需要额外导频、不需要信道估计结果，以极低的成本换取了显著的功耗收益。

41、结构简单：本发明仅需在符号一致性检测时对各副本llr的符号位进行异或运算，先验值计算仅需一次乘法（或位移），整个模块的硬件增量远小于一个snr估计器或一次额外turbo迭代的功耗。这使得本方案在资源受限的智能电表芯片上具有极高的实用价值。

42、实用性强：本方案仅改动了分集合并模块与turbo译码模块之间的接口，不影响fft、信道估计、解调、分集合并等其他模块。可以即插即用式替换现有接收机中的直通路径，无需修改发送端和协议帧结构。同时与分集副本加权合并技术可以联合使用，两者串联叠加后的效果大于各自单独使用的效果之和。