專利名稱：實施解碼樹的漸進構(gòu)造來解碼信號的方法、對應(yīng)的計算機程序和解碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域為數(shù)字通信領(lǐng)域。更特定來說，本發(fā)明涉及接收和解碼例如在多天線或多用戶發(fā)射的情境中接收的
數(shù)字信號。
背景技術(shù)：
數(shù)字通信領(lǐng)域中的主要問題是解碼所接收信號的問題。實際上，在發(fā)射之后，信號在可能或多或少有噪聲的發(fā)射信道中輸送。所接收信號 因此或多或少被干擾，且可能有必要實施特定處理以便適當(dāng)?shù)貙ζ溥M行解碼。為了獲得良好的解碼性能，需要使用最佳最大似然(ML)解碼技術(shù)。最佳解碼器使 得有可能在給定所觀察到的所接收信號的情況下估計最可能的候選信號。為了執(zhí)行最佳ML解碼，傳統(tǒng)上對所有潛在所發(fā)射信號(也稱為候選信號)進行計 數(shù)，且選擇最可能的信號。舉例來說，選擇準(zhǔn)則包括計算所觀察到的所接收信號與候選信號 之間的歐幾里得距離(Euclidean distance)。遺憾的是，此無遺漏的計數(shù)在時間和資源方面代價較大，且可能難以在實時應(yīng)用 中實施。實際上，候選者的數(shù)目以及因此解碼器的復(fù)雜性隨數(shù)字信號的長度而呈指數(shù)規(guī)律 增加。舉例來說，具有10位長度的數(shù)字信號可具有210 = IOM個不同的值，且所有這些值 必須在傳統(tǒng)ML解碼中進行計數(shù)。為了克服無遺漏的列舉的此缺點，已出現(xiàn)其它解碼技術(shù)，例如順序解碼技術(shù)。這些 技術(shù)使用問題的樹形表示，其中從根節(jié)點到葉節(jié)點的每一路徑是一潛在所發(fā)射信號。實際上，注意到，可以具有一組節(jié)點的樹結(jié)構(gòu)的形式來表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對于星座圖 2n QAM(正交振幅調(diào)制)，n個分支離開樹的節(jié)點。樹的第一節(jié)點稱為根節(jié)點。樹的每一節(jié) 點可具有零個、一或一個以上子節(jié)點，其在樹中位于節(jié)點下方。不具有任何子節(jié)點的節(jié)點稱 為葉節(jié)點。其對應(yīng)于樹中最低層級。節(jié)點具有至多一個雙親節(jié)點(parent node)，其在樹中 位于節(jié)點上方。根節(jié)點是樹中最高的節(jié)點，且不具有雙親節(jié)點。節(jié)點的深度(或維度)是 從所述節(jié)點到其根的路徑的長度。根節(jié)點是通常在上面開始對樹的操作的節(jié)點。可通過遵 循鏈路從其到達所有其它節(jié)點。依據(jù)此樹形表示，順序解碼對比最佳ML解碼器中少的數(shù)目的候選信號進行計數(shù)。 舉例來說，在符號的數(shù)目Q為8的情況下且通過使用星座圖16QAM，傳統(tǒng)的ML解碼器對168 個候選信號進行計數(shù)以便解碼空間/時間碼字，而堆棧式解碼器僅對其中非常少數(shù)的候選 信號進行計數(shù)。為此，順序解碼技術(shù)考慮成本(或量度)約束，以便確定解碼樹內(nèi)部的單一 候選路徑。傳統(tǒng)上，與當(dāng)前節(jié)點相關(guān)聯(lián)的成本由所接收信號和根節(jié)點與當(dāng)前節(jié)點之間的路 徑之間的歐幾里得距離界定。順序解碼可實施于堆棧式解碼器中，其遞送所發(fā)射信號的硬估計，即二進制估計， 如文獻“使用堆棧的快速順序解碼算法(A fast sequential decodingalgorithm using astack) ” (F. Jelinek，“IBM期刊研究開發(fā)”，第13卷第675到685頁，1969年11月)或“用 于樹搜索解碼的統(tǒng)一框架重新發(fā)現(xiàn)順序解碼器(A unified framework for tree search decoding !rediscovering the sequentialdecoder) " (Arul Murugan 等人，"IEEE f言；窗、理 論學(xué)報”，第52卷第933到953頁，2006年3月)中特定描述。如果未設(shè)定成本約束，那么此解碼器具有最佳ML性能，然而，如果設(shè)定約束以便 例如限制樹搜索時間，那么所獲得的性能是次最佳的，即不如通過實施ML技術(shù)獲得的性 能。此次最佳解碼技術(shù)因此與最佳技術(shù)相比不太復(fù)雜且需要較少資源，但不具有良好 性能。順序解碼器遞送所發(fā)射信號的軟估計，即概率性估計，如文獻“用于線性信道的 軟輸入軟輸出晶格球形解碼器(Soft-Input soft-output lattice spheredecoder for linear channels) ” (J. Boutros 等人，IEEE 全球電信會議，2003)中。遺憾的是，這些順序軟決策解碼器非常復(fù)雜。此外，從解碼樹確定的且確定所發(fā)射 信號的概率性估計所依據(jù)的潛在路徑的列表未經(jīng)優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以用于解碼所接收信號的方法的形式提出一種用于解碼信號的新的解決 方案，所述所接收信號對應(yīng)于通過發(fā)射信道所輸送的所發(fā)射數(shù)據(jù)信號。所述方法經(jīng)考慮以實施解碼樹的漸進構(gòu)造，其中節(jié)點對應(yīng)于所述數(shù)據(jù)信號的符號 的分量，且與成本相關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明，解碼樹的構(gòu)造針對存儲在第一堆棧中的樹的當(dāng)前節(jié)點實施以下步驟 的至少兩個迭代，其中每一迭代使得有可能將樹的根節(jié)點與葉節(jié)點之間的路徑存儲在第二 堆棧中選擇屬于預(yù)定選擇區(qū)間的所述當(dāng)前節(jié)點的至少一個子節(jié)點(如果至少一個此節(jié) 點存在的話)；將所述選定的子節(jié)點和相關(guān)聯(lián)的成本存儲在所述第一堆棧中；從所述第一堆棧刪除所述當(dāng)前節(jié)點；考慮到相關(guān)聯(lián)的成本而從所述第一堆棧選擇新的當(dāng)前節(jié)點；以及，如果所述新的當(dāng)前節(jié)點是不具有任何子節(jié)點的葉節(jié)點，那么將所述樹的第一節(jié)點 (稱為根節(jié)點)與所述葉節(jié)點之間的路徑存儲在第二堆棧中，并從第一堆棧刪除葉節(jié)點；否則，返回到針對所述新的當(dāng)前節(jié)點選擇至少一個子節(jié)點的步驟。根據(jù)本發(fā)明的方法還考慮到存儲在第二堆棧中的路徑而將似然概率指派到數(shù)據(jù) 信號的至少一個符號的位，且包含考慮到存儲在第二堆棧中的路徑和似然概率而確定數(shù)據(jù) 信號(單載波和多載波)的概率性估計的步驟。本發(fā)明因此提出用于基于堆棧算法(堆棧式解碼)而解碼所接收信號的新的解決方案。更特定來說，本發(fā)明提出修改堆棧式解碼從而使得有可能具有軟輸出，即所發(fā)射 信號的概率性估計，同時減小解碼復(fù)雜性。注意到，如果執(zhí)行單一迭代從而遞送樹的根節(jié)點 與葉節(jié)點之間的單一路徑，那么獲得最佳ML性能。
為此，本發(fā)明提出通過僅產(chǎn)生屬于預(yù)定選擇區(qū)間的節(jié)點來限制解碼樹中形成的節(jié) 點的數(shù)目。因此，與屬于選擇區(qū)間的節(jié)點相關(guān)聯(lián)的成本經(jīng)計算并存儲在第一堆棧中。因此有可能僅保留具有小于或等于預(yù)定閾值C的成本的節(jié)點。舉例來說，此閾值C對應(yīng)于以所接收信號為中心的球的半徑。能夠在樹中行進的 路徑于是對應(yīng)于位于所述球內(nèi)部的符號向量(也稱為參考晶格的晶格點)。根據(jù)此實例，針對來自依據(jù)以所述所接收信號為中心的半徑C的球而確定的第一 區(qū)間以及依據(jù)符號的星座圖而確定的第二區(qū)間的數(shù)據(jù)信號的符號的每一分量確定選擇區(qū) 間。在構(gòu)造解碼樹時針對每一節(jié)點(分量)計算選擇區(qū)間。具體來說，球的半徑可任意地選擇或根據(jù)發(fā)射信道的至少一個特性選擇。因此，對于當(dāng)前節(jié)點，選擇屬于選擇區(qū)間的所有子節(jié)點，且基于這些選定的子節(jié)點 在樹的根節(jié)點與葉節(jié)點之間構(gòu)造對應(yīng)于潛在的所發(fā)射信號的路徑。在堆棧式解碼迭代期間如此構(gòu)造的每一路徑存儲在第二堆棧中。因此有可能通過 實施多個迭代使每一者能夠?qū)⑿侣窂酱鎯υ诘诙褩Ｖ衼泶_定潛在所發(fā)射信號的列表。因 此獲得所發(fā)射信號的概率性估計。舉例來說，在使用信道編碼的情況下，此概率輸出是合意 的。根據(jù)本發(fā)明，還通過考慮存儲在第二堆棧中的路徑而將似然概率指派到數(shù)據(jù)信號 的至少一個符號的位?？紤]到似然概率，數(shù)據(jù)信號的估計因而為概率性的，或軟估計。注意到，可以不同方式界定用于停止迭代的準(zhǔn)則。舉例來說，只要第二堆棧未填滿就實施迭代。因此，只要與所述當(dāng)前節(jié)點相關(guān)聯(lián)的 成本小于或等于預(yù)定閾值就實施迭代。根據(jù)另一實例，如果信號的硬估計足夠，那么可限制堆棧的尺寸以便僅存儲一個 路徑，以及任選地與所述路徑相關(guān)聯(lián)的成本。實際上，根據(jù)另一替代實施例，根據(jù)本發(fā)明的方法可實施單一迭代，從而遞送所發(fā) 射信號的硬估計。因此，如果實施單一迭代，那么將根節(jié)點與葉節(jié)點之間的單一路徑存儲在第二堆 棧中，且數(shù)據(jù)信號的估計為二進制估計。根據(jù)本發(fā)明的一特定實施例，所述迭代包含在選擇新的當(dāng)前節(jié)點的步驟之前對第 一堆棧排序的步驟，根據(jù)相關(guān)聯(lián)的成本對所述節(jié)點排序，且具有最低成本的節(jié)點首先位于 第一堆棧中。以此方式，在選擇新的當(dāng)前節(jié)點的步驟中，選擇第一堆棧中的第一節(jié)點。注意到，傳統(tǒng)上，由所接收信號和根節(jié)點與所述節(jié)點之間的路徑之間的歐幾里得 距離(或所述距離的函數(shù))界定與節(jié)點相關(guān)聯(lián)的成本。根據(jù)替代實施例，所述迭代包含確定屬于選擇區(qū)間的子節(jié)點的成本以及在所述存 儲步驟之前從與子節(jié)點相關(guān)聯(lián)的成本減去偏差(bias)的步驟。以此方式，通過推薦樹中較高級路徑(即，最深節(jié)點)而進一步限制解碼復(fù)雜性。 此替代方案使得能夠減小復(fù)雜性，但產(chǎn)生次最佳性能。根據(jù)第一應(yīng)用實例，根據(jù)本發(fā)明的方法在多天線系統(tǒng)中實施。因此，數(shù)據(jù)信號經(jīng)由 至少一個發(fā)射天線發(fā)射且在至少一個接收天線上接收。舉例來說，數(shù)據(jù)信號在發(fā)射之前經(jīng)受空間-時間編碼，且樹的構(gòu)造實施于空間-時間解碼步驟中。根據(jù)第二應(yīng)用實例，根據(jù)本發(fā)明的方法實施于多用戶系統(tǒng)中。因此，由至少兩個不 同用戶發(fā)射數(shù)據(jù)信號。本發(fā)明還涉及計算機程序產(chǎn)品，其可從通信網(wǎng)絡(luò)下載和/或記錄在計算機可讀媒 體上且/或能夠由處理器運行，其包含用于實施如上所述的解碼方法的代碼指令。本發(fā)明的另一實施例涉及用于解碼所接收信號的另一裝置，所述所接收信號對應(yīng) 于通過發(fā)射信道輸送的所發(fā)射數(shù)據(jù)信號，所述裝置包含用于解碼樹的漸進構(gòu)造的構(gòu)件，其 中節(jié)點對應(yīng)于所述數(shù)據(jù)信號的符號的分量，且與成本相關(guān)聯(lián)；以及第一堆棧，在所述第一堆 棧中存儲所述樹的當(dāng)前節(jié)點。根據(jù)此實施例，構(gòu)造構(gòu)件包含以下構(gòu)件，其在至少兩個迭代下激活，從而使每一迭 代能夠?qū)涞母?jié)點與葉節(jié)點之間的路徑存儲在第二堆棧中用于選擇屬于預(yù)定選擇區(qū)間的所述當(dāng)前節(jié)點的至少一個子節(jié)點(如果至少一個 此節(jié)點存在的話)的構(gòu)件；用于將所述選定的子節(jié)點和相關(guān)聯(lián)的成本存儲在所述第一堆棧中的構(gòu)件；用于從所述第一堆棧刪除所述當(dāng)前節(jié)點的構(gòu)件；用于考慮到相關(guān)聯(lián)的成本而從所述第一堆棧選擇新的當(dāng)前節(jié)點的構(gòu)件；以及，用于將所述樹的第一節(jié)點(稱為根節(jié)點)與所述葉節(jié)點之間的路徑存儲在第二堆 棧中的構(gòu)件；用于從第一堆棧刪除葉節(jié)點的構(gòu)件；且所述裝置還包含用于考慮到存儲在第二堆棧中的路徑而將似然概率指派到所述數(shù)據(jù)信號的至少 一個符號的位的構(gòu)件，以及用于基于存儲在第二堆棧中的路徑和似然概率而確定數(shù)據(jù)信號的概率性估計的 構(gòu)件。此解碼裝置尤其適于實施上述解碼方法。其可(例如)集成在MIMO或多用戶系 統(tǒng)(包含一個或一個以上接收天線)的接收器中。此裝置當(dāng)然可包括與根據(jù)本發(fā)明的解碼方法相關(guān)的不同特征。特定來說，此裝置可包括屬于包含以下各項的群組的至少一個電路FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)；ASIC (專用集成電路)；VLSI (超大規(guī)模集成)。因此，所提出的解碼技術(shù)可根據(jù)僅軟件配置、僅硬件配置(例如，在具有對應(yīng)存儲 器的一個或一個以上FPGA、ASIC或VLSI集成電路中)或根據(jù)混合配置來實施。


鑒于提供作為說明性而非限定性實例的特定實施例以及附圖的以下描述將更清 楚本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，附圖中圖1展示無線網(wǎng)絡(luò)；圖2展示針對本發(fā)明的第一應(yīng)用的由發(fā)射器實施的主要步驟；
圖3展示針對本發(fā)明的第一應(yīng)用的由接收器實施的主要步驟；圖4展示實施本發(fā)明的特定實施例的解碼器的架構(gòu)的實例；圖5展示根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的解碼方法所實施的不同步驟；圖6展示圖5的堆棧式解碼迭代的實例方案；圖7展示與根據(jù)圖5的解碼方法相關(guān)聯(lián)的解碼樹的實例；圖8A到8F展示在圖7的樹的構(gòu)造期間第一堆棧的內(nèi)容；圖9展示針對本發(fā)明的第二應(yīng)用的由接收器實施的主要步驟；圖10展示本發(fā)明的一般原理。
具體實施例方式1、一般原理本發(fā)明的一般原理基于對用于減小解碼復(fù)雜性的順序堆棧式解碼技術(shù)的修改。為 此，在解碼樹的構(gòu)造期間，減少針對當(dāng)前節(jié)點確定的子節(jié)點的數(shù)目，且僅確定屬于預(yù)界定的 選擇區(qū)間的節(jié)點。實際上，注意到，對于根據(jù)上文提及的文獻“使用堆棧的快速順序解碼算法(A fast sequential decoding algorithm using a stack)，，或"用于豐對搜索角軍碼的統(tǒng)一框架 重新發(fā)現(xiàn)順序角軍石馬器(A unified framework for tree search decoding !rediscovering the sequential decoder) ”中描述的技術(shù)的解碼樹的構(gòu)造，η個分支針對星座圖2n QAM而 開始于樹的每一節(jié)點。根據(jù)本發(fā)明，提議通過僅產(chǎn)生屬于預(yù)界定的選擇區(qū)間的子節(jié)點來減 少從每一節(jié)點開始的分支數(shù)目。為此，根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，將順序解碼器和球形解碼器的特性組合。因此考 慮以所接收信號為中心的半徑為C的球。在解碼樹的漸進構(gòu)造期間，僅產(chǎn)生對應(yīng)于球內(nèi)部 的點的節(jié)點。換句話說，每一子節(jié)點經(jīng)產(chǎn)生并存儲在第一堆棧中，只要其成本保持在半徑C 以下。在文獻“用于衰落和信道的通用晶格碼解碼器(A Universal Lattice CodeDecoder for Fading and Channels)，，(J. Boutros 及 Ε· Viterbo, IEEE 信息理論學(xué)報， 1999年7月)中具體描述了傳統(tǒng)的球形解碼技術(shù)。所提出的算法與傳統(tǒng)球形解碼之間的主 要差異是球中的點掃描策略。實際上，球形解碼使用“深度優(yōu)先搜索”策略，且所提出的算 法使用“最佳優(yōu)先搜索”策略。以此方式，搜索時間和用于確定候選信號的計算的數(shù)目減少。還可注意到，不管球 的半徑如何，所提出的算法的性能在ML意義上始終為最佳的，但解碼復(fù)雜性有所變化。因 此，球的半徑越小，解碼樹就將越小，且解碼將越不復(fù)雜。舉例來說，通過使用與文獻“用于衰落和信道的通用晶格碼解碼器(AUniversal Lattice Code Decoder for Fading and Channels) ”中提出的相同公式，針對待解碼信號 的符號的每一實或虛分量掃描半徑為C的球中的點，獲得區(qū)間Ii= LbinfijBsupiJ0為了添 加與星座圖相關(guān)聯(lián)的約束，考慮區(qū)間[Cmin，Cmax](對應(yīng)于星座圖，其中變量的變化將定位 在Z中而非2Z中，其中Z為相對整數(shù)的集合，且2Z為相對偶數(shù)整數(shù)的集合)與區(qū)間Ii之 間的交集。舉例來說，對于16QAM調(diào)制，Cmin = O且Cmax = 3。第i層級的節(jié)點可屬于的 最終區(qū)間為
Iifinal = [max (Cmin, Binfi), min (Cmax, Bsupi)]。其因此包含符號的實部或虛部可屬于的整數(shù)的集合。下文參看圖10，現(xiàn)將描述根據(jù)本發(fā)明的解碼方法所實施的主要步驟。解碼樹的構(gòu)造針對存儲在第一堆棧中的樹的當(dāng)前節(jié)點實施以下步驟的至少一個 迭代。算法在根節(jié)點的層級處開始。第一當(dāng)前節(jié)點因此為根節(jié)點。在第一步驟100期間，(例如基于球的半徑)確定當(dāng)前節(jié)點的子節(jié)點將屬于的選 擇區(qū)間。接著，產(chǎn)生屬于此選擇區(qū)間的子節(jié)點，且計算與這些節(jié)點的每一者相關(guān)聯(lián)的成本。屬于此選擇區(qū)間的子節(jié)點在步驟101期間存儲在第一堆棧中。這些子節(jié)點表示針 對樹的第一層級所授權(quán)的分支。接著在步驟102期間從第一堆棧刪除當(dāng)前節(jié)點，接著在步驟103期間在第一堆棧 中選擇新的當(dāng)前節(jié)點。新的選定的節(jié)點為具有最低成本的節(jié)點。接著執(zhí)行測試(104)以確定新的當(dāng)前節(jié)點是否為葉如果新的當(dāng)前節(jié)點為不具有任何子節(jié)點的葉節(jié)點，那么將根節(jié)點與葉節(jié)點之間的 路徑存儲(10 在第二堆棧中，接著刪除第一堆棧的葉節(jié)點；否則，重復(fù)針對新的當(dāng)前節(jié)點選擇至少一個子節(jié)點的步驟(100)。有可能實施這些步驟100到105的一個或一個以上迭代。每一迭代使得能夠?qū)⒏?jié)點與新的葉節(jié)點之間的路徑存儲在第二堆棧中。因而有可能在步驟106期間通過考慮存儲在第二堆棧中的路徑而確定數(shù)據(jù)信號 的估計。因此，如果樹的構(gòu)造實施單一迭代從而使得能夠確定單一路徑，那么信號的估計可 為二進制估計(硬決策)，或如果樹的構(gòu)造實施多個迭代從而使每一迭代能夠確定一路徑， 那么所述信號的估計可為概率性估計(軟決策)。具體來說，可注意到，根據(jù)本發(fā)明的方法可以各種方式實施，具體來說以硬連線形 式或以軟件形式實施。所提出的解碼技術(shù)因此在對于當(dāng)前節(jié)點確定屬于選擇區(qū)間的子節(jié)點集合的意義 上實現(xiàn)解碼樹的漸進“水平”構(gòu)造。另外，在第一堆棧中，存儲與其成本相關(guān)聯(lián)的每一節(jié)點。以此方式，不必每當(dāng)訪問 節(jié)點時重新計算與此節(jié)點相關(guān)的數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)本發(fā)明的解碼技術(shù)基于新的堆棧式解碼方法，其使得能夠通過尤其當(dāng) 實施單一迭代時減少搜索面積和所重建的節(jié)點數(shù)目來減小解碼的復(fù)雜性。因此，通過限制 所考慮的節(jié)點數(shù)目優(yōu)化解碼樹的構(gòu)造和球形解碼來組合堆棧式解碼的優(yōu)點。另外，所提出的發(fā)明使得有可能當(dāng)實施多個迭代時具有概率(或軟)輸出。實際 上，多個迭代的實施使得能夠?qū)⒑蜻x路徑的列表存儲在第二堆棧中。例如在上游使用信道 編碼的情況下，此概率輸出可能是必要的。本發(fā)明可具體來說集成在接收器中，例如以用于解碼在ΜΙΜ0(多輸入多輸出)信 道中發(fā)射的數(shù)據(jù)或用于檢測多個用戶。具體來說，如果MIMO信道中發(fā)射的數(shù)據(jù)通過STBC (空時分組碼，SpaceTime Block Code)碼編碼且在大量天線(例如至少四個發(fā)射天線)上發(fā)射，那么所提出的解碼技術(shù)使得 有可能減小解碼復(fù)雜性。因此，所提出的技術(shù)使得有可能以低錯誤率以具有合理復(fù)雜性的接收器實施高速無線發(fā)射。下文描述本發(fā)明的應(yīng)用的兩個實例，一個實例涉及對多天線系統(tǒng)中接收的信號的 解碼，且另一實例涉及對多用戶系統(tǒng)中接收的信號的解碼。當(dāng)應(yīng)用于MIMO解碼時，所接收信號的維度對應(yīng)于K(以實數(shù)記法，針對nQAM或 nPSK(移相鍵控)調(diào)制)或Q(以復(fù)數(shù)記法，針對nQAM或nPSK調(diào)制；或以極性記法，針對 nPSK調(diào)制)。當(dāng)應(yīng)用于檢測多個用戶時，所接收信號的維度對應(yīng)于用戶的數(shù)目(以復(fù)數(shù)記 法或極性記法(如果用戶使用nPSK調(diào)制)為Q，或以實數(shù)記法為K = 2Q)。2、應(yīng)用于多天線系統(tǒng)下文描述在發(fā)射中實施STBC碼的MIMO發(fā)射的情境中的本發(fā)明的實施方案的實 例。實際上注意到，多天線發(fā)射技術(shù)使得有可能通過增加發(fā)射信道中的譜效力(由于 在發(fā)射中使用空間/時間碼)而實現(xiàn)較高的發(fā)射能力。這些空間/時間碼使得有可能(具 體來說)在信道的各種自由度上分布經(jīng)調(diào)制的符號。圖1展示包含多個站10到12的無線網(wǎng)絡(luò)1。每一站10到12包含發(fā)射器和接收 器，其包含一個或一個以上天線。舉例來說，站10通過無線連接與站11和12通信。圖2更特定地展示在發(fā)射側(cè)上實施的各種步驟。此發(fā)射器2可通過有噪聲的MIMO 信道將信號發(fā)射到接收器。數(shù)據(jù)發(fā)射器2可具體來說集成在站10到12中。根據(jù)所展示的 實例，發(fā)射器2實施卷積編碼四，QAM調(diào)制21，其遞送符號22，空間/時間編碼23，其遞送碼字M ；時間/頻率轉(zhuǎn)換25;由時間/頻率轉(zhuǎn)換25產(chǎn)生的每一信號到^mxWOFDM調(diào)制(27丨到27mx)；以 及Ntx個發(fā)射天線到上的發(fā)射，其中每一發(fā)射天線與OFDM調(diào)制器27i到27Ntx 相關(guān)聯(lián)。更特定來說，發(fā)射器2在輸入處接收二進制信號20。首先由卷積碼四對二進制 信號20進行編碼，其例如具有等于1/2的速率，具有以八進制記法的多項式生成器(7，5)。 接著，由調(diào)制器21根據(jù)第一調(diào)制方案對信號進行調(diào)制，例如正交振幅調(diào)制nQAM，其中η等于 16、32、64或256等。調(diào)制器21還可實施例如nPSK類型的通過相移的調(diào)制方案或任何調(diào) 制。調(diào)制步驟21使得有可能(具體來說)產(chǎn)生屬于符號Sl到SQ的群組的復(fù)數(shù)符號。舉 例來說，在 4QAM 調(diào)制的情境中，Sl = 1+i, S2 = l_i，S3 = _l_i 且 S4 = _l+i。經(jīng)調(diào)制符號22接著由空間-時間編碼器23編碼以形成碼字STBC 24。STBC碼是 例如如文獻“黃金代碼具有不化為零的行列式的2x2全速率空間碼(TheGolden Code =A 2x2FulI-Rate Space-Time Code with Non-VanishingDeterminants)，，(J.-C. Belfiore、 G. Rekaya、E. Viterbo, IEEE 信息理論學(xué)報，第 51 卷第 4 期第 1432-1436 頁，2005 年 4 月) 中描述的黃金代碼。STBC碼還可為如文獻“來自正交設(shè)計的空時分組碼(Space-Time block codes from orthogonal designs)，，(V. Tarokh, H. Jafarkhani 禾口 R. A. Calderbank, IEEE 信 息理論學(xué)報，第45卷第1456到1467頁，1999年7月)中描述的代碼。STBC碼因此基于維度Ntx*N的復(fù)矩陣，其中Ntx是發(fā)射天線的數(shù)目且N是STBC碼的時間長度。因此，空間/時間編碼可基于分組碼。根據(jù)替代方案，空間/時間編碼是空間多路 復(fù)用。在此情況下，經(jīng)調(diào)制的符號被直接發(fā)送到發(fā)射天線。接著將所產(chǎn)生的碼字M從時域轉(zhuǎn)換到頻域且分布在Ntx個發(fā)射天線上。每一專 門信號26i到接著由OFDM調(diào)制器27i到27Ntx調(diào)制，接著在對應(yīng)的發(fā)射天線28i到 上發(fā)射，任選地在濾波之后進行頻率變換和放大(傳統(tǒng)上針對射頻信號實施的步驟)。在文獻“空間-頻率編碼的寬帶OFDM系統(tǒng)(Space-frequency codedbroadband OFDM systems) ”(H.B0lcskei和A. J. Paulraj，無線通信網(wǎng)絡(luò)會議會議記錄(芝加哥)，2000 年9月23到觀日，第1到6頁)中更特定地描述根據(jù)此實例的發(fā)射器的架構(gòu)。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的解碼技術(shù)不限于接收由如圖2所示的發(fā)射器發(fā)射的信號。舉 例來說，有可能用任何其它單載波或多載波調(diào)制(例如，高級OFDM)替代多載波OFDM調(diào)制， 所述單載波或多載波調(diào)制通過例如IOTA(各向同性正交變換算法)函數(shù)等原型函數(shù)實施濾 波。在單載波調(diào)制的情況下，由至少兩個單載波調(diào)制器替代時間/頻率轉(zhuǎn)換器25和OFDM 調(diào)制器27i到27Ntx，每一單載波調(diào)制器與一天線相關(guān)聯(lián)(在MIMO系統(tǒng)的情境中)。在文 獻“空時分組編碼用于無線通信的簡單的發(fā)射器分集技術(shù)(Space-Time block coding A simpletransmitter diversity technique for wireless communications)” (S. Alamouti，IEEE選定通信領(lǐng)域期刊，第16卷第1451到1458頁，1998年10月)中更特定地 描述根據(jù)此實例的發(fā)射器的架構(gòu)。參看圖3，現(xiàn)將描述在接收信號期間由接收器3實施的步驟。此接收器3可(具體 來說)集成在站10到12中。根據(jù)所展示的實例，接收器3接收發(fā)射器2在無線信道中發(fā)射的信號。此信道一 般是有噪聲的。其是具有經(jīng)受衰落的加性高斯白噪聲(AWGN)的信道。發(fā)射器2發(fā)射的信 號還可能受由于多個路徑和/或多普勒效應(yīng)而引起的回聲影響。根據(jù)所展示的實例，接收器3實施在Nrx個接收天線SO1到30Nm上進行接收，其中每一接收天線與OFDM解調(diào)器31工 到31Νη相關(guān)聯(lián)；每一接收天線上接收的信號的OFDM解調(diào)到31Νη，其遞送經(jīng)解調(diào)的信號3 到
oziNrx，實施在發(fā)射中實施的時間/頻率轉(zhuǎn)換的逆操作的頻率/時間轉(zhuǎn)換33，其遞送頻域 中的信號34；空間/時間解碼35，其遞送經(jīng)解碼信號36 ；與解碼37相關(guān)聯(lián)的解調(diào)。根據(jù)所展示的實例，接收器3實施發(fā)射中實施的處理的逆處理。因此，如果在發(fā)射 中實施單載波調(diào)制而不是多載波調(diào)制，那么由對應(yīng)的單載波解調(diào)器替代OFDM解調(diào)器311到
31 Nrx O更明確地說，接收器3包含Nrx個接收天線SO1到30ftx。以此方式，所接收的信號 可由尺寸為Nrx χ N的矩陣或等效地由尺寸為(Nrx χ N)χ 1的向量R表示，其中N(例如) 等于2且表示由空間/時間碼占據(jù)的時間和/或頻率范圍。編碼器23與解碼器35之間的發(fā)射可接著由以下等式建模
權(quán)利要求
1.一種用于解碼所接收信號的方法，所述所接收信號對應(yīng)于通過發(fā)射信道輸送的所發(fā) 射數(shù)據(jù)信號，其中所述方法實施解碼樹的漸進構(gòu)造，其中節(jié)點對應(yīng)于所述數(shù)據(jù)信號的符號的分量， 且與成本相關(guān)聯(lián)，且其中所述構(gòu)造針對存儲在第一堆棧中的所述樹的當(dāng)前節(jié)點實施以下步驟的至少兩 個迭代(52、53)，其中每一迭代使得有可能將所述樹的根節(jié)點與葉節(jié)點之間的路徑存儲在 第二堆棧中選擇(61)屬于預(yù)定選擇區(qū)間的所述當(dāng)前節(jié)點的至少一個子節(jié)點(如果至少一個此節(jié) 點存在的話)；將所述選定的子節(jié)點和相關(guān)聯(lián)的成本存儲在所述第一堆棧中；從所述第一堆棧刪除(6 所述當(dāng)前節(jié)點；考慮到所述相關(guān)聯(lián)的成本而從所述第一堆棧選擇(64)新的當(dāng)前節(jié)點；以及如果所述新的當(dāng)前節(jié)點是不具有任何子節(jié)點的葉節(jié)點，那么將所述樹的第一節(jié)點(稱 為所述根節(jié)點)與所述葉節(jié)點之間的所述路徑存儲(66)在所述第二堆棧中，并從所述第一 堆棧刪除所述葉節(jié)點；否則，返回到所述針對所述新的當(dāng)前節(jié)點選擇至少一個子節(jié)點的步驟(61)；其中所述方法考慮到存儲在所述第二堆棧中的路徑而將似然概率指派到所述數(shù)據(jù)信 號的至少一個符號的位，且其中所述方法包含考慮到存儲在所述第二堆棧中的所述路徑和似然概率而確定所 述數(shù)據(jù)信號的概率性估計的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的解碼方法，其中針對來自依據(jù)以所述所接收信號為中心的半 徑C的球而確定的第一區(qū)間以及依據(jù)所述數(shù)據(jù)信號的符號的星座圖而確定的第二區(qū)間的 所述數(shù)據(jù)信號的所述符號的每一分量來確定所述選擇區(qū)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的解碼方法，其中根據(jù)所述發(fā)射信道的至少一個特性選擇所述 球的所述半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的解碼方法，其中所述迭代包含在所述選 擇新的當(dāng)前節(jié)點的步驟之前對所述第一堆棧排序的步驟，從而根據(jù)所述相關(guān)聯(lián)的成本對所 述節(jié)點排序，具有最低成本的節(jié)點首先位于所述第一堆棧中，其中由所述所接收信號與所述根節(jié)點和節(jié)點之間的路徑之間的歐幾里得距離界定與 所述節(jié)點相關(guān)聯(lián)的所述成本，且其中，在所述選擇新的當(dāng)前節(jié)點的步驟期間，選擇所述第一堆棧中的所述第一節(jié)點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的解碼方法，其中只要所述第二堆棧未填 滿便實施所述迭代。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的解碼方法，其中只要與所述當(dāng)前節(jié)點相 關(guān)聯(lián)的所述成本小于或等于預(yù)定閾值便實施所述迭代。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求所述的解碼方法，其中所述所接收信號為多載波信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的解碼方法，其中在至少一個發(fā)射天線上 發(fā)射且在至少一個接收天線上接收所述數(shù)據(jù)信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的解碼方法，其中所述迭代包含確定屬于 所述選擇區(qū)間的所述子節(jié)點的所述成本以及在所述存儲步驟之前從與所述子節(jié)點相關(guān)聯(lián) 的所述成本減去偏差的步驟。
10.一種計算機程序產(chǎn)品，其可從通信網(wǎng)絡(luò)下載和/或記錄在計算機可讀媒體上和/或 能夠由處理器運行，其中所述計算機程序產(chǎn)品包含用于實施根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一權(quán) 利要求所述的解碼方法的程序代碼指令。
11.一種用于解碼所接收信號的裝置，所述所接收信號對應(yīng)于通過發(fā)射信道輸送的所 發(fā)射數(shù)據(jù)信號，其包含用于解碼樹的漸進構(gòu)造的構(gòu)件，其中節(jié)點對應(yīng)于所述數(shù)據(jù)信號的符號的分量， 且與成本相關(guān)聯(lián)，以及第一堆棧，在所述第一堆棧中存儲所述樹的當(dāng)前節(jié)點，其中所述構(gòu)造構(gòu)件包含以下構(gòu)件，其在至少兩個迭代下激活，從而使每一迭代能夠?qū)?所述樹的根節(jié)點與葉節(jié)點之間的路徑存儲在第二堆棧中用于選擇(61)屬于預(yù)定選擇區(qū)間的所述當(dāng)前節(jié)點的至少一個子節(jié)點(如果至少一個 此節(jié)點存在的話)的構(gòu)件；用于將所述選定的子節(jié)點和相關(guān)聯(lián)的成本存儲在所述第一堆棧中的構(gòu)件； 用于從所述第一堆棧刪除(63)所述當(dāng)前節(jié)點的構(gòu)件；用于考慮到所述相關(guān)聯(lián)的成本而從所述第一堆棧選擇(64)新的當(dāng)前節(jié)點的構(gòu)件；以及，用于將所述樹的第一節(jié)點(稱為所述根節(jié)點)與所述葉節(jié)點之間的所述路徑存儲(66) 在所述第二堆棧中的構(gòu)件；用于從所述第一堆棧刪除所述葉節(jié)點的構(gòu)件； 其中所述裝置還包含用于考慮到存儲在所述第二堆棧中的所述路徑而將似然概率指派到所述數(shù)據(jù)信號的 至少一個符號的位的構(gòu)件，以及用于依據(jù)存儲在所述第二堆棧中的所述路徑和似然概率而確定所述數(shù)據(jù)信號的概率 性估計的構(gòu)件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的解碼裝置，其中所述解碼裝置由屬于包含以下各項的群組 的至少一個電路組成FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)； ASIC (專用集成電路)； VLSI (超大規(guī)模集成)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于解碼所接收信號的方法，所述方法實施解碼樹的漸進構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明，所述構(gòu)造針對存儲在第一堆棧中的所述樹的當(dāng)前節(jié)點實施以下步驟的至少兩個迭代(52、53)選擇屬于預(yù)定選擇區(qū)間的所述當(dāng)前節(jié)點的至少一個子節(jié)點；將所述選定的子節(jié)點和相關(guān)聯(lián)的成本存儲在所述第一堆棧中；從所述第一堆棧刪除所述當(dāng)前節(jié)點；從所述第一堆棧選擇新的當(dāng)前節(jié)點；以及如果所述新的當(dāng)前節(jié)點是不具有任何子節(jié)點的葉節(jié)點，那么將所述樹的第一節(jié)點與所述葉節(jié)點之間的所述路徑存儲在所述第二堆棧中，并從所述第一堆棧刪除所述葉節(jié)點；否則，返回到所述針對所述新的當(dāng)前節(jié)點選擇至少一個子節(jié)點的步驟；此外，此方法將似然概率指派到所述數(shù)據(jù)信號的至少一個符號的位，且其中所述方法包含考慮到存儲在所述第二堆棧中的所述路徑和似然概率而確定所述數(shù)據(jù)信號的概率性估計的步驟。
文檔編號H04L1/00GK102084616SQ200980123585
公開日2011年6月1日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月5日
發(fā)明者卡耶·雷卡亞-本·奧斯曼, 塞繆爾·加瓦德, 阿迪拉緹夫·薩勒 申請人:法國電信教育集團/巴黎電信學(xué)院