專利名稱：在多輸入多輸出系統(tǒng)中的空間多路復(fù)用檢測設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及在無線通信系統(tǒng)中的信號檢測的設(shè)備和方法，特別涉及在多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)的空間多路復(fù)用檢測設(shè)備和方法，尤其涉及在可以減小接收機的復(fù)雜性并且防止性能下降的多輸入多輸出系統(tǒng)中的空間多路復(fù)用檢測設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
為了支持高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)以及語音業(yè)務(wù)，已經(jīng)為下一代無線通信系統(tǒng)開發(fā)了多種在更小差錯幾率的條件下按照更高的速度發(fā)射更多數(shù)據(jù)的技術(shù)。
多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)在發(fā)射機和接收機上使用多個天線。與使用單個天線的系統(tǒng)相比，MIMO系統(tǒng)可以與天線數(shù)量成比例的提高信道的容量，而不需要額外的頻率分配或額外的發(fā)射功率分配。
MIMO技術(shù)被分為空間分集方案、空間多路復(fù)用方案、和空間分集與空間多路復(fù)用的組合方案。
空間分集方案就是通過多個發(fā)射(TX)天線同時發(fā)射一個發(fā)射(TX)信號。這樣，空間分集方案可以獲得對應(yīng)于TX天線的數(shù)量與接收(RX)天線的數(shù)量乘積的分集增益，增加了傳輸?shù)目煽啃?。作為替換，空間多路復(fù)用方案同時發(fā)射數(shù)據(jù)流，因此增加了數(shù)據(jù)的吞吐量。
如上所述，空間多路復(fù)用方案通過各個TX天線發(fā)射獨立的數(shù)據(jù)流。由于多個數(shù)據(jù)流同時通過TX天線發(fā)射，在發(fā)射的數(shù)據(jù)流之間會發(fā)生干擾。因此，考慮干擾信號的影響，接收機通過使用空間多路復(fù)用檢測方案來檢測信號，例如最大似然、連續(xù)干擾消除(SIC)和垂直貝爾實驗室分層空間時間(V-BLAST)，或者在除去干擾后檢測信號。干擾的消除包括，但并不限定為強制為零(ZF)，和最小均方誤差(MMSE)。
為了解釋空間多路復(fù)用檢測的算法，這里參照圖1對MIMO系統(tǒng)進行說明。
圖1是一般的MIMO系統(tǒng)的框圖。參照圖1，MIMO系統(tǒng)的發(fā)射機包括多路復(fù)用器101，反向快速傅立葉變換(IFFT)單元103、105和107，和NT個TX天線109、111、113。MIMO系統(tǒng)的接收機包括NR個接收天線121、123和125，快速傅立葉(FFT)變換單元127、129和131，和信號檢測器133。
在發(fā)射機中，多路復(fù)用器101多路復(fù)用待發(fā)射到接收機的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流的數(shù)量與TX天線109、111和113的數(shù)量相同。IFFT單元103、105和107分別被提供到TX天線109、111和113。IFFT單元103、105和107對多路復(fù)用器101輸出的信號進行IFFT處理，以便通過TX天線109、111和113發(fā)射經(jīng)過IFFT處理的信號。
在接收機中，信號通過RX天線121、123和125被接收，并通過提供到天線121、123和125的FFT單元127、129和131分別被FFT處理。信號檢測器131處理經(jīng)過FFT處理的數(shù)據(jù)流。
TX信號向量x=[x1,x2,···,xNT]T]]>通過TX天線109、111和113發(fā)射到信道H中，接收機接收等式(1)表述的信號y=[y1,y2,···,yNR]T.]]>在此表述的等式(1)給出了具有NR個RX天線和NT個TX天線的MIMO系統(tǒng)中的TX信號和RX信號之間的關(guān)系。
......(1)其中y為Rx信號，H為NR×NT矩陣，元素hij是在第i個RX天線和第j個TX天線之間的信道響應(yīng)，x為通過各個TX天線發(fā)射的TX信號，n為RX天線的噪聲。
這里，對圖1中MIMO系統(tǒng)的傳統(tǒng)空間多路復(fù)用檢測方法進行描述。
首先，應(yīng)用下面的等式(2)，最大似然(ML)接收機計算關(guān)于在等式(1)中信道排列的所有符號向量的歐幾里得距離。然后選擇具有最小歐幾里得距離的向量。
在此表述的等式(2)是檢測最大似然的等式。
x^=argminx||y-Hx||F2]]>
.....(2)因為所有的符號向量都被檢查，ML的計算的數(shù)量代表了計算MNT的數(shù)量。也就是計算的數(shù)量與TX天線的數(shù)量成指數(shù)比例。
SIC方案是從RX信號中除去在前一級檢測的值。然而，在SIC方案中，前面檢測的值的可靠性在經(jīng)過每一級時會下降。因此，SIC方案需要考慮作為性能下降因數(shù)的誤差傳輸。也就是說，由于SIC處理過程，具有弱信號強度的TX天線的性能沒有得到較大的提高。
V-BLAST方案是一種SIC的改進算法。V-BLAST方案按照具有大信號強度的TX天線索引的順序執(zhí)行SIC處理。與已有的SIC方案相比，V-BLAST方案的性能得到了較大提高。
改進的ML(MML)執(zhí)行關(guān)于除了從一個TX天線發(fā)射的信號外，所有的TX發(fā)射的符號向量的上述ML。從單個TX天線發(fā)射的信號使用在此表述的等式(3)進行限幅(slice)和計算。
xi=Q(hiH||hi||2(y-Σj(≠i)hjxj))]]>.....(3)其中i為一個TX天線，j為另一個TX天線，y-Σi∈{1,2,···,NT}/{j}hixi,NT]]>為通過ML計算的TX天線信號的切除(removal)。
MML具有與ML相同的性質(zhì)，并且計算的復(fù)雜性降低為MNT-1。
空間多路復(fù)用接收機的性能與接收機的計算復(fù)雜性成反比。也就是，如果接收機的計算復(fù)雜性較低，接收機的性能就會提高。然而，由于ML或MML具有較高的計算復(fù)雜性，因此需要降低計算數(shù)量的算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是，基本上至少解決上述的問題和/或缺點，并至少提供下面的優(yōu)點。相應(yīng)地，本發(fā)明的一個目的是在無線通信系統(tǒng)中提供信號檢測設(shè)備和方法，尤其是MIMO系統(tǒng)中的空間多路復(fù)用檢測設(shè)備，該設(shè)備可以降低接收機的計算復(fù)雜性。
本發(fā)明的另一個目的是，提供在MIMO系統(tǒng)中的空間多路復(fù)用設(shè)備和方法，使用子系統(tǒng)可以在不降低接收機性能的條件下降低復(fù)雜性。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，無線通信系統(tǒng)中的信號檢測設(shè)備包括信道分類器，用于根據(jù)一個方案分類接收信號的估計信道；子系統(tǒng)產(chǎn)生器，用于通過在分類后的信道中置零(nulling)任意的信道產(chǎn)生最小單元的子系統(tǒng)；改進的最大似然(MML)計算器，用于在最小單元的子系統(tǒng)中執(zhí)行MML以便計算多個傳輸信號向量；和傳輸向量選擇器，用于在預(yù)定數(shù)量的計算后的傳輸信號向量中選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸向量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在無線通信系統(tǒng)中使用降序分類的信號檢測方法包括估計接收信號的信道，并根據(jù)一個方案以降序?qū)烙嬓诺肋M行分類；通過在分類的信道中置零任意的信道產(chǎn)生最小單元的子系統(tǒng)；在最小單元的子系統(tǒng)中執(zhí)行MML以便計算多個傳輸信號向量；和計算若干個傳輸信號向量的歐幾里得距離，并選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，在無線通信系統(tǒng)信號中使用升序分類的信號檢測方法包括估計接收信號的信道，并根據(jù)一個方案以升序?qū)烙嬓诺肋M行分類；通過在分類的信道中置零任意的信道產(chǎn)生最小單元的子系統(tǒng)；在最小單元的子系統(tǒng)中執(zhí)行MML計算多個傳輸信號向量；和計算若干傳輸信號向量的歐幾里得距離，并選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，在無線通信系統(tǒng)信號中同時使用降序和升序分類信號的檢測方法包括估計接收信號的信道，并根據(jù)一個方案以降序?qū)烙嬓诺肋M行分類產(chǎn)生第一傳輸信號向量；根據(jù)一個方案以升序?qū)烙嬓诺肋M行分類產(chǎn)生第二傳輸信號向量；計算第一傳輸信號和第二傳輸信號向量的歐幾里得距離，并選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，在無線通信系統(tǒng)中的信號檢測設(shè)備包括信道分類器，用于根據(jù)一個方案分類接收信號的估計信道；MML計算器，用于通過限幅對分類后的信道執(zhí)行MML以便計算多個傳輸信號向量；和傳輸向量選擇器，用于在若干計算后的傳輸信號向量中選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸向量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，在無線通信系統(tǒng)中的信號檢測方法包括估計接收信號的信道，根據(jù)一個方案對估計信道進行分類；通過限幅對分類后信道執(zhí)行MML計算多個傳輸信號向量；計算若干傳輸信號向量的歐幾里得距離，選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量。


從下面結(jié)合附圖的具體描述中，本發(fā)明的上述和其他的目的、特征以及優(yōu)點將變得更明顯。圖中圖1為說明通用多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)的框圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的分類改進的最大似然(SMML)接收機的框圖；圖3為說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例分類改進的最大似然SMML處理的流程圖；圖4為說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的分類改進的最大似然(SMML)處理的流程圖；和圖5為說明根據(jù)本發(fā)明的分類改進的最大似然(SMML)的性能的圖。
具體實施例方式
下面通過參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明。因為不必要的細節(jié)會妨礙對本發(fā)明的理解，因此在下面的說明中，對已知的功能或結(jié)構(gòu)不再詳細進行說明。
在下文中，將介紹降低MIMO系統(tǒng)中空間多路復(fù)用接收機的計算復(fù)雜性的技術(shù)。假設(shè)MIMO系統(tǒng)具有4個TX天線和4個RX天線。
圖2為說明依照本發(fā)明的分類MML(SMML)接收機的框圖。參照圖2，SMML接收機包括信道估計器201、信道分類器203、子系統(tǒng)產(chǎn)生器205、MML計算器207和傳輸向量選擇器209。
信道估計器201估計通過RX天線接收到的信號的信道。信道分類器203依照升序或降序的信道向量的標(biāo)準(zhǔn)對估計的信道進行分類。此外，信道分類器203以升序或降序?qū)ψ酉到y(tǒng)產(chǎn)生器205產(chǎn)生的子系統(tǒng)信道進行分類。例如，子系統(tǒng)產(chǎn)生器205接收依照信道向量的標(biāo)準(zhǔn)分類的4×4系統(tǒng)，并產(chǎn)生3×3子系統(tǒng)。為了產(chǎn)生2×2子系統(tǒng)，3×3子系統(tǒng)的信道被提供到信道分類器203，然后被再次分類。
子系統(tǒng)產(chǎn)生器205從信道分類器203接收分類后的信道，并通過使用給定的旋轉(zhuǎn)向量進行置零從而產(chǎn)生子系統(tǒng)。下面將通過參照附圖3對子系統(tǒng)205進行詳細說明。
MML計算器207對由子系統(tǒng)產(chǎn)生器205產(chǎn)生的子系統(tǒng)(例如2×2子系統(tǒng))執(zhí)行MML來計算傳輸信號向量。然后，MML計算器207對子系統(tǒng)的傳輸信號向量再次執(zhí)行MML，以便計算由子系統(tǒng)產(chǎn)生器205置零的信道的傳輸信號向量。MML計算器207并不判決傳輸信號向量，而是依照MIMO系統(tǒng)的調(diào)制方案計算M-ary調(diào)制(M)個候選傳輸向量。也就是，當(dāng)在一個傳輸信號向量的判決中發(fā)生判決錯誤時，計算M個候選傳輸向量從而降低錯誤傳輸。
傳輸向量選擇器209計算由MML計算器確定的候選傳輸向量的歐幾里得距離，并選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量。
圖3是說明依照本發(fā)明的第一實施例的SMML的流程圖。假設(shè)信道以降序分類。
參照圖3，在步驟301中，接收機估計RX信號的信道，并通過使用估計信道的向量標(biāo)準(zhǔn)以降序?qū)烙嬓诺肋M行分類。信道以降序分類從而具有較差信道狀態(tài)的兩個TX天線的信道產(chǎn)生2×2子系統(tǒng)并執(zhí)行MML。假設(shè)信道的分類順序為h3＞h2＞h4＞h1。
在步驟303中，接收機使用格文斯輪流制(Givens rotation)，置零具有最佳信道狀態(tài)的TX天線的信道(h3)hk,k=imax||hi||2(h3)]]>hn,k=imax||hi||2]]>產(chǎn)生3×3子系統(tǒng)(hIII)。
使用下面的等式(4)產(chǎn)生3×3子系統(tǒng)。
等式(4)為4×4子系統(tǒng)中在第4個RX天線和第3個TX天線之間置零信道(h4，3)的等式。
GIV,1HIV=h1,3′h1,2′h1,4′h1,1′h2,3′h2,2′h2,4′h2,1′h3,3′h3,2′h3,4′h3,1′0h4,2′h4,4′h4,1′]]>......(4)其中GIV,1=1000010000cs00-s*c,]]>c=|h3,3||h4,3|2+|h3,3|2,]]>s=h3,3h4,3*|h3,3||h4,3|2+|h3,3|2]]>而且HIV=h1,3h1,2h1,4h1,1h2,3h2,2h2,4h2,1h3,3h3,2h3,4h3,1h4,3h4,2h4,4h4,1]]>(4×4MIMO系統(tǒng))當(dāng)依次執(zhí)行GIV，2HIV和GIV，3HIV時，結(jié)果由下面的等式(5)表示
GIVHIV=h1,3′h1,2′h1,4′h1,1′0h2,2′h2,4′h2,1′0h3,2′h3,4′h3,1′0h4,2′h4,4′h4,1′]]>.....(5)其中GIV代表GIV，1GIV，2GIV，3，GIV,2=10000cs00-s*c00001,]]>而且GIV,3=cs00-s*c0000100001.]]>在步驟305中，接收機以降序再次分類3×3子系統(tǒng)的信道(h2′，h4′，h1′)。假設(shè)信道的分類順序為h2′＞h1′＞h4′。
在步驟307中，接收機使用等式(4)，在再次分類后的信道中置零最佳的信道(h2)(hIII,kk=imax||hIII,j||2),]]>產(chǎn)生2×2子系統(tǒng)(HII)。使用等式(4)進行GIIIHIII產(chǎn)生2×2子系統(tǒng)，GIII代表GIII，1GIII，2。
在步驟309中，接收機使用等式(6)的MML，計算M(M-ary調(diào)制，C)個關(guān)于2×2子系統(tǒng)的候選規(guī)則對(ordered pairs)(x1，x4)的。
在此表述的等式(6)為計算2×2子系統(tǒng)的候選規(guī)則對的等式。
x4∈C，x1=Q(hII,IH||hII,I||2(yII-hII,4x4))]]>.....(6)其中，hII代表步驟307中產(chǎn)生的2×2子系統(tǒng)，yII-hII，4x4代表從2×2子系統(tǒng)中除去x4。
也就是，可以使用等式(6)選擇具有最差信道狀態(tài)的M(M-ary調(diào)制)個x4，關(guān)于x4，通過限幅計算x1，并且產(chǎn)生M個候選的規(guī)則對。
在產(chǎn)生M個規(guī)則對(x1，c，x4，c)后，接收機在下面的步驟311中使用等式(7)計算規(guī)則對的歐幾里得距離。
在此表述的等式(7)為計算歐幾里得距離的等式EII,c=||yII-HIIx1,cx4,c||,]]>c＝1，2，...，M.....(7)
其中HII代表在步驟307中產(chǎn)生的2×2子系統(tǒng)，c代表候選規(guī)則對的索引。
在使用等式(7)計算完規(guī)則對的歐幾里得距離后，依次檢測具有最小歐幾里得距離的S個規(guī)則對。S小于或等于M。這里，在選擇特定規(guī)則對的情況下，當(dāng)判決錯誤發(fā)生時，選擇S個規(guī)則對而不是指定的規(guī)則對，從而在計算置零信道的值時，防止錯誤傳輸。也就是，檢測幾個規(guī)則對，從而防止2×2子系統(tǒng)中錯誤的逐步增加。
在步驟313中，把檢測的S個規(guī)則對應(yīng)用到下面的等式(8)中，從而計算步驟303和307中置零的信道(x3，x2)。
在此表述的等式(8)，是用于計算通過MML被置零的信道(x3，x2)的等式。
x2,c=Q(hIII,2H||hIII,2||2(yIII-Σj(i=1,4)hIII,ixi,c))]]>x3,c=Q(hIV,3H||hIV,3||2(yIV-Σj(i=1,2,4)hIV,ixi,c))]]>.....(8)其中hIII代表在步驟305中產(chǎn)生的3×3子系統(tǒng)，hIV代表4×4系統(tǒng)。
也就是，在3×3子系統(tǒng)中通過限幅計算x2，而在4×4系統(tǒng)中計算x3。如果使用等式(8)計算置零信道(x3，x2)，可以產(chǎn)生總共S個候選傳輸信號向量。
在步驟315中，通過把S個候選傳輸信號向量應(yīng)用到下面的等式(9)，接收機選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號。
在此表述的等式(9)是計算具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量的等式。
EIV=minx={x1,c,x2,c,x3,c,x4,c}||y-Hx||]]>.....(9)其中xi，c代表第i個信道的第c個候選傳輸信號向量。
依照圖3的算法，信道以降序被分類，使用具有差信道狀態(tài)的信道產(chǎn)生2×2子系統(tǒng)，并執(zhí)行MML。作為替換，信道也可以以升序分類，具有差信道狀態(tài)的信道被置零，使用具有好的信道狀態(tài)的信道產(chǎn)生2×2子系統(tǒng)，并執(zhí)行MML。
當(dāng)信道以升序或降序被分類后，構(gòu)成2×2子系統(tǒng)的符號可以獲得ML影響，但是其余的符號不活動ML影響。相反的，剩余的符號獲得最大比組合(MRC)增益。因此，為了獲得與ML相似的性能，升序和降序的分類不得不同時使用。
圖4為說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的SMML的流程圖。參照圖4，接收機估計RX信號的信道，并使用步驟400中估計信道的向量標(biāo)準(zhǔn)以升序或降序?qū)υ撔诺肋M行分類。
在以降序分類的情況下，在步驟401中接收機使用估計信道的向量標(biāo)準(zhǔn)以降序分類估計的信道。信道以降序分類，從而具有較差信道狀態(tài)的兩個TX天線的信道構(gòu)成2×2子系統(tǒng)，并執(zhí)行MML。假設(shè)信道的分類順序為h3＞h2＞h4＞h1。
在步驟403中，通過使用等式(4)置零具有最好信道狀態(tài)的TX天線的信道(h3)hk,k=imax||hi||2]]>接收機產(chǎn)生3×3子系統(tǒng)(HIII)。由于3×3子系統(tǒng)的產(chǎn)生過程與圖3相同，這里不再對其進行詳細介紹。
在步驟405中，接收機以降序再次分類3×3子系統(tǒng)(HIII)的信道(h2′，h4′，h1′)。信道的分類順序假設(shè)為h2′＞h1′＞h4′。
在步驟407中，接收機使用等式(4)置零再次分類后信道中的最好信道(h2)(hIII,k,k=maxi||hIII,i||2),]]>從而產(chǎn)生2×2子系統(tǒng)。由于2×2子系統(tǒng)的產(chǎn)生過程與圖3中相同，這里不再對其進行詳細介紹。
在步驟409中，接收機使用等式(6)中的MML計算M(M-ary調(diào)制，C)個關(guān)于2×2子系統(tǒng)中的候選規(guī)則對(x1，x4)。也就是，使用等式(6)選擇M個具有最差信道狀態(tài)的信道(x4)，相對于x4計算x1，并產(chǎn)生M個候選規(guī)則對。
在步驟411中，接收機使用等式(7)計算規(guī)則對的歐幾里得距離，并依次檢測S個具有最小歐幾里得距離的規(guī)則對。S小于或等于M。這里，在選擇特定規(guī)則對的情況下，當(dāng)判決錯誤發(fā)生時，選擇S個規(guī)則對而不是指定的規(guī)則對，從而在計算置零信道的值時，防止錯誤傳輸。也就是，檢測幾個規(guī)則對，從而防止2×2子系統(tǒng)中錯誤的逐步增加。
在步驟413中，把S個檢測的規(guī)則對應(yīng)用到等式(8)中來計算在步驟403和407中置零的信道(x3，x2)。也就是依照在步驟411中檢測的S個規(guī)則對，產(chǎn)生總共S個候選傳輸信號向量。
在步驟415中，通過把S個候選傳輸信號向量應(yīng)用到等式(9)，接收機選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量(EIV，1)。
在使用升序分類的情況下，接收機在步驟421中以升序分類估計的信道。以升序分類信道可以使用具有最好信道狀態(tài)的兩個TX天線的信道構(gòu)成2×2子系統(tǒng)，并執(zhí)行MML。假設(shè)信道的分類順序為h3＞h2＞h4＞h1。
在步驟423中，接收機通過使用等式(4)置零具有最差信道狀態(tài)的TX天線的信道(h1)hk,k=imax||hi||2,]]>從而產(chǎn)生3×3子系統(tǒng)(HIII)。由于3×3子系統(tǒng)(HIII)的產(chǎn)生過程與圖3中相同，這里不再對其進行詳細介紹。
在步驟425中，接收機以升序分類3×3子系統(tǒng)的信道(h2′，h4′，h3′)。假設(shè)剩余信道的分類順序為h3′＞h2′＞h4′。
在步驟427中，接收機使用等式(4)在再次分類的信道中置零最差信道(h4)(hIII,k,k=imax||hIII,i||2),]]>從而產(chǎn)生2×2子系統(tǒng)(HII)。由于2×2子系統(tǒng)(HII)的產(chǎn)生過程與圖3中相同，這里不再進行詳細描述。
在步驟429中，接收機使用等式(6)的MML，計算M(M-ary調(diào)制)個關(guān)于2×2子系統(tǒng)的候選規(guī)則對(x2，x3)。也就是，在選擇M個具有最好信道狀態(tài)的信道(x3)后，相對于x4計算x1，并產(chǎn)生M個候選規(guī)則對。
在步驟431中，接收機使用等式(7)計算規(guī)則對的歐幾里得距離，并依次檢測S個具有最小歐幾里得距離的規(guī)則對。S小于或等于M。這里，在選擇特定規(guī)則對的情況下，當(dāng)判決錯誤發(fā)生時，選擇S個規(guī)則對而不是指定的規(guī)則對，從而在計算置零信道的值時，防止錯誤傳輸。也就是，檢測幾個規(guī)則對，從而防止2×2子系統(tǒng)中錯誤的逐步增加。
在步驟433中，通過把S個檢測的規(guī)則對應(yīng)用到等式(8)中的限幅(slicing)，而計算在步驟423和427中被置零的信道(x1，x4)。也就是，依照在步驟431中檢測的S個規(guī)則對，產(chǎn)生S個候選傳輸信號向量。
在步驟435中，通過把S個候選傳輸信號向量應(yīng)用到等式(9)，接收機選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量(EIV，2)。
在步驟中，使用下面給出的等式(10)；接收機在步驟415中從以降序分類的傳輸信號向量和在步驟435中以升序分類的傳輸信號向量中選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量。
這里表述的等式(10)是選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量的等式。
x^withmin{EIV,1,EIV,2}]]>.....(10)其中EIV，1代表通過降序分類計算的傳輸信號向量，EIV，2代表通過升序分類計算的傳輸信號向量。
圖5為說明根據(jù)本發(fā)明的SMML的性能的圖。其中，假設(shè)TX天線的數(shù)量為4，RX天線的數(shù)量也是4，并且OFDM系統(tǒng)具有64個副載波。TX信道的環(huán)境是9個選擇抽頭頻率的信道(tap frequency selective channel)。此外，分組為10240比特(10個OFDM符號)，使用16QAM調(diào)制方案，水平軸為信噪比(SNR)，垂直軸為分組誤差率(PER)。
圖5給出了當(dāng)一個分組為10240比特時的PER。QRM-MLD與ML的性能差不多相同。因此，依照本發(fā)明的SMML方法具有與QRM-MLD相似的性能。ML具有0(MNT)的復(fù)雜性，而SMML方法具有0(M)的復(fù)雜性，并具有大約1dB的性能差。
表1顯示了圖5中圖示的MMSE-OSIC，SMML和QRM-MLD的復(fù)雜性。
表1

表1在具有4個TX天線和4個RX天線的16QAM系統(tǒng)中每個載波需要的實數(shù)型乘法器的數(shù)量和實數(shù)型除法器的數(shù)量。
如上所述，使用空間多路復(fù)用方案的MIMO系統(tǒng)分類TX天線的信道，產(chǎn)生子系統(tǒng)，并執(zhí)行MML，因此降低了復(fù)雜性。這樣，接收機具有與ML相似的性能并獲得與SIC相似的復(fù)雜性。
盡管本發(fā)明通過參照特定的優(yōu)選實施例進行顯示和描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，如權(quán)利要求限定的，在形式和細節(jié)上可以進行各種改變。
本申請要求于2005年8月4日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提出的、序列號為2005-71239的、名稱為“在MIMO系統(tǒng)中用于檢測空間多路復(fù)用的設(shè)備和方法”的申請的優(yōu)先權(quán)，在此全文引用作為參考。
權(quán)利要求
1.一種在無線通信系統(tǒng)中檢測信號的設(shè)備，包括信道分類器，用于根據(jù)一種方案分類接收的信號的估計信道；子系統(tǒng)產(chǎn)生器，用于通過在分類后的信道中置零任意信道產(chǎn)生最小單元的子系統(tǒng)；改進的最大似然(MML)計算器，用于在最小單元的子系統(tǒng)中執(zhí)行MML來計算若干傳輸信號向量；和傳輸向量選擇器，在該若干計算后的傳輸信號向量中選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測設(shè)備，其中，所述信道分類器通過使用信道的向量標(biāo)準(zhǔn)，以升序和降序之一分類信道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測設(shè)備，其中，所述子系統(tǒng)產(chǎn)生器使用格文斯輪流制在最上面的信道中依次置零分類后的信道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號檢測設(shè)備，其中，所述格文斯輪流制使用下式置零信道GIVHIV=h1,3′h1,2′h1,4′h1,1′0h2,2′h2,4′h2,1′0h3,2′h3,4′h3,1′0h4,2′h4,4′h4,1′]]>其中在4×4信道系統(tǒng)中GIV=GIV,1GIV,2GIV,3,GIV,1=1000010000cs00-s*c,GIV,2=10000cs00-s*c00001]]>GIV,3=cs00-s*c0000100001]]>和HIV=h1,3h1,2h1,4h1,1h2,3h2,2h2,4h2,1h3,3h3,2h3,4h3,1h4,3h4,2h4,4h4,1.]]>
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測設(shè)備，其中，當(dāng)產(chǎn)生的子系統(tǒng)不是最小單元的子系統(tǒng)時，信道分類器再次分類所產(chǎn)生的子系統(tǒng)的信道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測設(shè)備，其中，所述MML計算器通過使用最小單元的子系統(tǒng)中包含的信道計算與MIMO系統(tǒng)調(diào)制比特的個數(shù)相同的規(guī)則對，計算規(guī)則對的歐幾里得距離，并在具有最小歐幾里得距離的規(guī)則對中依次選擇若干規(guī)則對，然后通過把規(guī)則對應(yīng)用到MML來依次計算置零信道的傳輸信號向量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號檢測設(shè)備，其中，依照下式使用限幅來計算規(guī)則對x4∈C,x1=Q(hII,1H||hII,I||2(yII-hII,4x4))]]>其中，x4和x1代表最小單元的子系統(tǒng)包含的信道，hII代表2×2子系統(tǒng)的信道，yII-hII，4x4代表除去x4信道。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號檢測設(shè)備，其中，依照下式使用限幅來計算傳輸信號向量x2,c=Q(hIII,2H||hIII,2||2(yIII-Σj(i=1,4)hIII,ixi,c))]]>x3,c=Q(hIV,3H||hIV,3||2(yIV-Σj(i=1,2,4)hIV,ixi,c))]]>其中，x2為在3×3子系統(tǒng)中的置零信道，x3為4×4子系統(tǒng)中的置零信道，hIII為3×3子系統(tǒng)的信道，yIII-hIII，ixi代表從3×3子系統(tǒng)中除去xi信道，hIV代表4×4子系統(tǒng)，yIV-hIV，ixi代表從4×4子系統(tǒng)中除去xi信道。
9.一種在無線通信系統(tǒng)中使用降序分類的信號檢測方法，包括以下步驟估計所接收信號的信道，并根據(jù)一種方案以降序的方式分類所估計的信道；通過在分類后的信道中置零任意的一個信道而產(chǎn)生最小單元的子系統(tǒng)；在最小單元的子系統(tǒng)中執(zhí)行改進的最大似然(MML)，以便計算若干傳輸信號向量；和計算該若干傳輸信號向量的歐幾里得距離，并選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信號檢測方法，其中，依照信道的向量標(biāo)準(zhǔn)以降序的方式分類信道。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信號檢測方法，其中，通過使用格文斯輪流制從具有最好信道狀態(tài)的信道中連續(xù)的置零分類后的信道從而產(chǎn)生子系統(tǒng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的信號檢測方法，其中，所述的格文斯輪流制使用下式來置零信道GIVHIV=h1,3′h1,2′h1,4′h1,1′0h2,2′h2,4′h2,1′0h3,2′h3,4′h3,1′0h4,2′h4,4′h4,1′]]>其中，在4×4信道系統(tǒng)中GIV=GIV,1GIV,2GIV,3,GIV,1=1000010000cs00-s*c,GIV,2=10000cs00-s*c00001]]>GIV,3=cs00-s*c0000100001]]>和HIV=h1,3h1,2h1,4h1,1h2,3h2,2h2,4h2,1h3,3h3,2h3,4h3,1h4,3h4,2h4,4h4,1.]]>
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信號檢測方法，當(dāng)產(chǎn)生的子系統(tǒng)并不是最小單元的子系統(tǒng)時，還包括以降序再次分類包含在所產(chǎn)生的子系統(tǒng)中的信道；和通過在再次分類后的信道中置零具有最佳信道狀態(tài)的信道而產(chǎn)生子系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信號檢測方法，其中，計算若干傳輸信號向量的步驟包括產(chǎn)生與包含在最小單元的子系統(tǒng)中的信道調(diào)制比特的數(shù)量相同的規(guī)則對；計算規(guī)則對的歐幾里德距離，并從具有最小歐幾里德距離的規(guī)則對中依次選擇若干規(guī)則對；和通過把規(guī)則對應(yīng)用到MML，依次計算置零信道的傳輸信號向量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的信號檢測方法，其中，使用下式通過限幅來計算規(guī)則對x4∈C,x1=Q(hII,1H||hII,I||2(yII-hII,4x4))]]>其中，x4和x1代表在最小單元的子系統(tǒng)中包含的信道，hII代表2×2子系統(tǒng)的信道，yII-hII，4x4代表除去x4信道。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的信號檢測方法，其中，依照下式通過限幅來計算傳輸信號向量x2,c=Q(hIII,2H||hIII,2||2(yIII-Σj(i=1,4)hIII,ixi,c))]]>x3,c=Q(hIV,3H||hIV,3||2(yIV-Σj(i=1,2,4)hIV,ixi,c))]]>其中，x2為在3×3子系統(tǒng)中的置零信道，x3為4×4子系統(tǒng)中的置零信道，hIII為3×3子系統(tǒng)的信道，yIII-hIII，ixi代表從3×3子系統(tǒng)中除去xi信道，hIV代表4×4子系統(tǒng)，yIV-hIV，ixi代表從4×4子系統(tǒng)中除去xi信道。
17.一種在無線通信系統(tǒng)中使用升序的信號檢測方法，包括以下步驟估計所接收信號的信道，并根據(jù)一種方案以升序分類所估計的信道；通過在分類后的信道中置零任一信道而產(chǎn)生最小單元的子系統(tǒng)；在最小單元的子系統(tǒng)中執(zhí)行改進的最大似然(MML)，以便計算若干傳輸信號向量；和計算該若干傳輸信號向量的歐幾里德距離，并選擇具有最小歐幾里德距離的傳輸信號向量。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的信號檢測方法，其中，基于信道的向量標(biāo)準(zhǔn)以升序方式分類信道。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的信號檢測方法，其中，通過使用格文斯輪流制從最差信道狀態(tài)到最好信道狀態(tài)依次置零分類后的信道而產(chǎn)生子系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的信號檢測方法，其中，所述格文斯輪流制使用下式置零信道GIVHIV=h1,3′h1,2′h1,4′h1,1′0h2,2′h2,4′h2,1′0h3,2′h3,4′h3,1′0h4,2′h4,4′h4,1′]]>其中，在4×4信道系統(tǒng)中GIV=GIV,1GIV,2GIV,3,GIV,1=1000010000cs00-s*c,GIV,2=10000cs00-s*c00001]]>GIV,3=cs00-s*c0000100001,]]>和HIV=h1,3h1,2h1,4h1,1h2,3h2,2h2,4h2,1h3,3h3,2h3,4h3,1h4,3h4,2h4,4h4,1.]]>
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的信號檢測方法，當(dāng)通過置零產(chǎn)生的子系統(tǒng)不是最小單元的子系統(tǒng)時，還包括以升序方式再次分類所產(chǎn)生的子系統(tǒng)的信道；通過在再次分類后的信道中置零具有最差信道狀態(tài)的信道而產(chǎn)生子系統(tǒng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的信號檢測方法，其中，計算若干傳輸信號向量的步驟包括產(chǎn)生與最小單元的子系統(tǒng)包含的信道的調(diào)制比特數(shù)量相同的規(guī)則對；計算規(guī)則對的歐幾里德距離并從具有最小歐幾里德距離的規(guī)則對中依次選擇若干規(guī)則對；和通過把規(guī)則對應(yīng)用到MML連續(xù)計算置零信道的傳輸信號向量。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的信號檢測方法，其中，依照下式通過限幅來計算規(guī)則對x4∈C,x1=Q(hII,1H||hII,1||2(yII-hII,4x4))]]>其中，x4和x1代表最小單元的子系統(tǒng)包含的信道，hII代表2×2子系統(tǒng)的信道，yII-hII，4x4代表除去x4信道。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的信號檢測方法，其中，依照下式通過限幅來計算傳輸信號向量x2,c=Q(hIII,2H||hIII,2||2(yIII-Σj(i=1,4)hIII,ixi,c))]]>x3,c=Q(hIV,3H||hIV,3||2(yIV-Σj(i=1,2,4)hIV,ixi,c))]]>其中x2為在3×3子系統(tǒng)中的置零信道，x3為4×4子系統(tǒng)中的置零信道，hIII為3×3子系統(tǒng)的信道，yIII-hIII，ixi代表從3×3子系統(tǒng)中除去xi信道，hIV代表4×4子系統(tǒng)，yIV-hIV，ixi代表從4×4子系統(tǒng)中除去xi信道。
25.一種在無線通信系統(tǒng)中同時使用升序和降序的信號檢測方法，包括以下步驟估計所接收信號的信道，并根據(jù)一種方案以降序分類所估計的信道從而產(chǎn)生第一傳輸信號向量；根據(jù)該方案以升序分類所估計的信道從而產(chǎn)生第二傳輸信號向量；和計算第一和第二傳輸信號向量的歐幾里德距離，并選擇具有最小歐幾里德距離的傳輸信號向量。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的信號檢測方法，其中，產(chǎn)生第一傳輸信號向量的步驟包括通過在以降序分類的信道中置零具有最好信道狀態(tài)的信道而產(chǎn)生最小單元的子系統(tǒng)；在最小單元的子系統(tǒng)執(zhí)行改進的最大似然(MML)，以便計算若干傳輸信號向量；和計算該若干傳輸信號向量的歐幾里德距離，并選擇具有最小歐幾里德距離的第一傳輸信號向量。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的信號檢測方法，當(dāng)通過置零產(chǎn)生的子系統(tǒng)不是最小單元的子系統(tǒng)時，還包括以降序方式再次分類所產(chǎn)生的子系統(tǒng)的信道；和通過在再次分類后的信道中置零具有最號信道狀態(tài)的信道而產(chǎn)生子系統(tǒng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的信號檢測方法，其中，通過使用格文斯輪流制從最差信道狀態(tài)到最好信道狀態(tài)依次置零分類后的信道而產(chǎn)生子系統(tǒng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的信號檢測方法，其中，所述格文斯輪流制使用下式置零信道GIVHIV=h1,3′h1,2′h1,4′h1,1′0h2,2′h2,4′h2,1′0h3,2′h3,4′h3,1′0h4,2′h4,4′h4,1′]]>其中在4×4信道系統(tǒng)中GIV=GIV,1GIV,2GIV,3,GIV,1=1000010000cs00-s*c,GIV,2=10000cs00-s*c00001]]>GIV,3=cs00-s*c0000100001]]>和HIV=h1,3h1,2h1,4h1,1h2,3h2,2h2,4h2,1h3,3h3,2h3,4h3,1h4,3h4,2h4,4h4,1.]]>
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，計算若干傳輸信號向量的步驟包括產(chǎn)生與包含在最小單元的子系統(tǒng)中的信道的調(diào)制比特的數(shù)量相同的規(guī)則對；計算規(guī)則對的歐幾里德距離，并從具有最小歐幾里德距離的規(guī)則對中依次選擇若干規(guī)則對；通過把規(guī)則對應(yīng)用到MML，依次計算置零信道的傳輸信號向量。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的信號檢測方法，其中，依照下式使用限幅來計算規(guī)則對x4∈C,x1=Q(hII,1H||hII,1||2(yII-hII,4x4))]]>其中，x4和x1代表最小單元的子系統(tǒng)包含的信道，hII代表2×2子系統(tǒng)的信道，yII-hII，4x4代表除去x4信道。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的信號檢測方法，其中，依照下式通過限幅來計算傳輸信號向量x2,c=Q(hIII,2H||hIII,2||2(yIII-Σj(i=1,4)hIII,ixi,c))]]>x3,c=Q(hIV,3H||hIV,3||2(yIV-Σj(i=1,2,4)hIV,ixi,c))]]>其中x2為在3×3子系統(tǒng)中的置零信道，x3為4×4子系統(tǒng)中的置零信道，hIII為3×3子系統(tǒng)的信道，yIII-hIII，ixi代表從3×3子系統(tǒng)中除去xi信道，hIV代表4×4子系統(tǒng)，yIV-hIV，ixi代表從4×4子系統(tǒng)中除去xi信道。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的信號檢測方法，其中，產(chǎn)生第二傳輸信號向量的步驟包括通過在以升序分類的信道中置零具有最差信道狀態(tài)的信道而產(chǎn)生最小單元的子系統(tǒng)；在最小單元的子系統(tǒng)執(zhí)行改進的最大似然(MML)，以便計算若干傳輸信號向量；和計算該若干傳輸信號向量的歐幾里德距離，并選擇具有最小歐幾里德距離的第一傳輸信號向量。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的信號檢測方法，當(dāng)通過置零產(chǎn)生的子系統(tǒng)不是最小單元的子系統(tǒng)時，還包括以升序方式再次分類所產(chǎn)生的子系統(tǒng)的信道；通過在再次分類后的信道中置零具有最差信道狀態(tài)的信道而產(chǎn)生子系統(tǒng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的信號檢測方法，其中，通過使用格文斯輪流制從最差信道狀態(tài)依次置零分類的信道而產(chǎn)生子系統(tǒng)。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的信號檢測方法，其中，所述格文斯輪流制使用下式置零信道GIVHIV=h1,3′h1,2′h1,4′h1,1′0h2,2′h2,4′h2,1′0h3,2′h3,4′h3,1′0h4,2′h4,4′h4,1′]]>其中在4×4信道系統(tǒng)中GIV=GIV,1GIV,2GIV,3,GIV,1=1000010000cs00-s*c,GIV,2=10000cs00-s*c00001]]>GIV,3=cs00-s*c0000100001]]>和HIV=h1,3h1,2h1,4h1,1h2,3h2,2h2,4h2,1h3,3h3,2h3,4h3,1h4,3h4,2h4,4h4,1.]]>
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，計算若干傳輸信號向量的步驟包括產(chǎn)生與包含在最小單元的子系統(tǒng)中的信道的調(diào)制比特的數(shù)量相同的規(guī)則對；計算規(guī)則對的歐幾里德距離，并從具有最小歐幾里德距離的規(guī)則對中依次選擇若干規(guī)則對；和通過把規(guī)則對應(yīng)用到MML，依次計算置零信道的傳輸信號向量。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的信號檢測方法，其中，依照下式使用限幅來計算規(guī)則對x4∈C,x1=Q(hII,1H||hII,I||2(yII-hII,4x4))]]>其中，x4和x1代表在最小單元的子系統(tǒng)包含的信道，hII代表2×2子系統(tǒng)的信道，yII-hII，4x4代表除去x4信道。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的信號檢測方法，其中，依照下式通過限幅來計算傳輸信號向量x2,c=Q(hIII,2H||hIII,2||2(yIII-Σj(i=1,4)hIII,ixi,c))]]>x3,c=Q(hIV,3H||hIV,3||2(yIV-Σj(i=1,2,4)hIV,ixi,c))]]>其中x2為在3×3子系統(tǒng)中的置零信道，x3為4×4子系統(tǒng)中的置零信道，hIII為3×3子系統(tǒng)的信道，yIII-hIII，ixi代表從3×3子系統(tǒng)中除去xi信道，hIV代表4×4子系統(tǒng)，yIV-hIV，ixi代表從4×4子系統(tǒng)中除去xi信道。
40.一種在無線通信系統(tǒng)中的信號檢測設(shè)備，包括信道分類器，用于根據(jù)一種方案分類所接收信號的估計信道；改進的最大似然(MML)計算器，用于在分類的信道上通過限幅執(zhí)行MML，以便計算若干傳輸信號向量；和傳輸向量選擇器，用于在該若干計算后的傳輸信號向量中，選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的信號檢測設(shè)備，其中，所述信道分類器通過使用信道的向量標(biāo)準(zhǔn)以升序和降序之一分類信道。
42.一種無線通信系統(tǒng)中的信號檢測方法，包括以下步驟估計所接收信號的信道，并根據(jù)一種方案分類所估計的信道；通過限幅對分類后的信道執(zhí)行改進的最大似然(MML)，以便計算若干傳輸信號向量；和計算該若干傳輸信號向量的歐幾里德距離，選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的信號檢測方法，其中，所述信道分類器通過使用信道向量標(biāo)準(zhǔn)以升序和降序之一分類所估計的信道。
全文摘要
本發(fā)明提供了在無線通信系統(tǒng)中的信號檢測設(shè)備和方法，尤其在多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中提供空間多路復(fù)用設(shè)備和方法。信號檢測方法包括估計接收信號的信道，依照一種方案以降序分類估計的信道；通過在分類后的信道中置零任意的信道產(chǎn)生最小單元的子系統(tǒng)；在最小單元的子系統(tǒng)中執(zhí)行改進的最大似然(MML)計算若干傳輸信號向量；并計算該若干傳輸信號向量的歐幾里得距離，和選擇具有最小歐幾里得距離的傳輸信號向量。
文檔編號H04L27/26GK1941659SQ200610143768
公開日2007年4月4日 申請日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者黃瑾喆, 崔嵩潤, 金在權(quán), 劉哲雨 申請人:三星電子株式會社