[发明专利]用于预编码超奈奎斯特信令的系统和方法

说明书

提供一种预编码超奈奎斯特(FTN)信令的系统和方法。在发射机中，应用汤姆林森‑哈拉希玛预编码(THP)，以产生预编码符号。THP基于由于使用超奈奎斯特(FTN)信令而导致的符号间干扰(ISI)。在接收机中，不执行逆取模运算。相反，在接收机中，通过确定针对第k个接收的符号的第n个比特b_n计算的对数后验概率比LAPPR值以及针对给定的脉冲形状h(t)与τ的组合预先计算的扩展星座图的先验概率，基于匹配滤波器输出，执行FTN处理。

本申请要求于2016年4月21日提交的申请号为62/325,758的美国临时申请以及2016年11月2日提交的申请号为15/341,227的美国专利申请的优先权。

技术领域

本发明一般涉及超奈奎斯特(Faster-than-Nyquist，FTN)传输，并且涉及用于高速数字通信系统的信道均衡以及解码技术，更具体地，涉及用于使用超奈奎斯特传输生成通信系统的软输出的方法和装置。

背景技术

对于基于网络的应用(如云计算、视频点播，远程呈现等)的高带宽的需求的大量增加导致迫切需要增加当前主干传输网络(如由光纤链路提供的主干传输网络)的数据速率。数据速率可以通过提高频谱效率来增加，即，以比特每秒为单位的现有光纤链路的带宽(赫兹)。对于光纤通信日益增长的频谱效率需求的潜在解决方案是通过FTN信令使用非正交传输。FTN信令是线性调制方案，该线性调制方案通过减少两个相邻脉冲之间的时间和/或频率间隔来改善频谱效率，从而引入符号间干扰(inter-symbol interference，ISI)和/或载波间干扰(inter-carrier interference，ICI)。或者，FTN是一种技术，该技术通过发送比用于无ISI传输的“奈奎斯特准则”推荐的更快的数据承载脉冲，在保持信令带宽的同时使得比特率增加。如果能够保证由FTN传输引入的ISI能够得到充分的补偿，实现更高的传输速率是有可能的，以相对较高的接收机复杂度为代价，只在名义上增加信号的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)。

此外，现代高性能通信系统通常采用如turbo码、低密度奇偶校验(low-densityparity-check，LDPC)码等复杂的前向纠错(forward error correction，FEC)码来降低整体误码率(bit error rate，BER)。当FTN与FEC结合使用时，基于软维特比算法(softViterbi algorithm，SOVA)的最大似然序列估计(maximum-likelihood sequenceestimation，MLSE)和基于Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv(BCJR)算法的最大后验概率(maximum a posteriori，MAP)符号概率方法被认为是实现FTN均衡以产生FEC解码器的输入的实际接近最优的方法。参见，例如，A Prlja，J.B.Anderson以及F.Rusek于2008年在IEEE Int.Symp.on Inf.Theory上发表的“具有以及不具有Turbo均衡的超奈奎斯特的接收机(Receivers for Faster-than-Nyquist Signaling with and without TurboEqualization)”、A.Prlja和J.B.Anderson于2012在IEEE Trans.Commun上发表的“针对超奈奎斯特信令引入的强窄带符号间干扰的复杂度降低的接收机(Reduced-complexityReceivers for Strongly Narrowband Intersymbol Interference Introduce byFaster-than-Nyquist Signaling)”、以及J.Yu，J.Park，F.Rusek，B.Kudrayashov和I.Bocharova于2014在IEEE 80^th Veh.Tech.Conf.Fall(VTC)上发表的“超奈奎斯特信令通信系统的高阶调制(High Order Modulation in Faster-than-Nyquist SignalingCommunication Systems)”。