專利名稱：用于帶有順序樹搜索的二級均衡的接收器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線電信領(lǐng)域，并且具體地說，涉及通過使用帶有順序搜索的二
級均衡器來減輕接收符號中的符號間干擾的接收器。
背景技術(shù)：
下面的縮略詞在此定義，在隨后的技術(shù)現(xiàn)狀和本發(fā)明的描述中涉及了這些縮略詞
中的至少一些縮略詞。對本文中使用的“本發(fā)明”或“發(fā)明”的引用涉及示范實(shí)施例，并且
不一定涉及隨附權(quán)利要求涵蓋的每個(gè)實(shí)施例。
AWGN 加性白高斯噪聲
BCH廣播信道
BPSK二進(jìn)制相移鍵控
CDM碼分復(fù)用
CDMA 碼分多址
DFE判決反饋均衡
FEC前向糾錯(cuò)
G-RAKE 通用 RAKE
HSDPA 高速下行鏈路分組接入
HSPA高速分組接入
ISI符號間干擾
LDPC低密度奇偶校驗(yàn)碼
LE線性均衡
LTE長期演進(jìn)
MIMO多輸入多輸出MISO多輸入單輸出
MLSE最大似然序列估計(jì)
QAM正交調(diào)幅
RF射頻
SIMO單偷入多輸出
SISO單輸入單輸出
TDM時(shí)分復(fù)用
WCDMA 寬帶碼分多址蜂窩通信系統(tǒng)如今在演進(jìn)以具有更高數(shù)據(jù)率。例如，HSPA通信系統(tǒng)通過使用更高階信號星座在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)送更多比特，在上行鏈路和下行鏈路中均提供更高數(shù)據(jù)率。對于LTE上行鏈路同樣如此。然而，在傳送器與接收器之間的信道彌散時(shí)，產(chǎn)生符號間干擾 (ISI)，這限制了高數(shù)據(jù)率的可用性。接收器已使用線性均衡來抑制ISI。例如，WCDMA(HSPA，HSDPA)接收器已通過使用諸如G-Rake或碼片均衡等線性均衡方案來抑制ISI。另外，接收器已為LTE上行鏈路使用線性均衡，但它在頻域中執(zhí)行。基本上，在高信號功率級別的線性均衡器嘗試復(fù)原信道以消除ISI。問題是存在改進(jìn)的空間。目前使用了能夠在線性均衡上做出改進(jìn)的兩種主要非線性均衡方案(1)判決反饋均衡(DFE)；以及( 最大似然序列估計(jì)(MLSE)。DFE只比線性均衡稍微更復(fù)雜，但性能增益不大。接收器能夠使用塊DFE，而塊DFE能夠提供更大增益，但由于將來ISI的線性抑制和來自過去ISI的誤差傳播，這未完全關(guān)閉與線性均衡的隔閡。MLSE能夠關(guān)閉性能上的隔閡，但它十分復(fù)雜。存在通過簡化而接近MLSE性能的各種方式。例如，通過諸如仍相當(dāng)復(fù)雜的M算法和T算法的路徑裁剪方案，能夠簡化MLSE。另外，這些過程具有與大星座并且具體而言等于大星座大小q的大扇出(fanout)大小有關(guān)的問題。另外，這些過程要求一定級別的復(fù)雜性以使檢測到的序列從裁剪過程中顯露出來。這全部在下面相對于一示范非擴(kuò)展MIMO通信系統(tǒng)更加詳細(xì)地描述，而接下來相對于

圖1_4(現(xiàn)有技術(shù))討論該通信系統(tǒng)。示范通信系統(tǒng)參照圖1(現(xiàn)有技術(shù))，圖中示出傳統(tǒng)非擴(kuò)展MIMO通信系統(tǒng)100的基本圖形，該系統(tǒng)帶有通過信道112耦合到接收器114(包括多個(gè)接收天線116、解調(diào)器118、解交織器120 和解碼器12 的傳送器102(包括編碼器104、交織器106、調(diào)制器108和多個(gè)傳送天線 110)。在操作中，編碼器104接收信息比特IM的塊，并且通過將它們映射到調(diào)制解調(diào)器比特126的更大塊來保護(hù)那些比特。編碼器104能夠通過使用諸如二進(jìn)制碼等誤差控制碼來執(zhí)行此操作，如BCH碼、LDPC碼、卷積碼或渦輪(turbo)碼。交織器106接收調(diào)制解調(diào)器比特126，更改調(diào)制解調(diào)器比特126的次序/索引，并且輸出重新排序的比特128。調(diào)制器108接收重新排序的比特128，并且使用調(diào)制星座輸出符號130。具體而言， 在生成輸出符號130時(shí)，調(diào)制器108使用大小為q的調(diào)制星座將個(gè)連續(xù)比特映射到q 個(gè)調(diào)制符號之一。例如，調(diào)制器108能夠使用諸如BPSK(帶有q = 2)和16_QAM(帶有q = 16)等調(diào)制星座。調(diào)制器108也可執(zhí)行濾波操作以產(chǎn)生部分響應(yīng)信令。另外，調(diào)制器108還可執(zhí)行編碼的調(diào)制操作，其中，當(dāng)前q個(gè)比特的映射取決于前面的比特。為簡明起見，本文中提供的描述將采用未編碼的調(diào)制方案。調(diào)制符號用于調(diào)制RF載波。調(diào)制的符號130隨后由傳送天線110通過信道112傳送到接收天線116。信道112 表示無線媒體中衰落的效應(yīng)、時(shí)間彌散及傳送的符號130上的加性噪聲和干擾。因此，解調(diào)器118接收已遭遇ISI的信號132。ISI也可以是由于在傳送器102的部分響應(yīng)信令和濾波、無線信道112上的多徑彌散及在接收器114的濾波的組合效應(yīng)而引起的。此信道模型也將適用于例如CDMA系統(tǒng)等其它通信系統(tǒng)。接收器114分別執(zhí)行解調(diào)操作和解碼操作。首先，解調(diào)器118接受接收信號132， 減輕ISI，并且以軟比特值134的形式輸出調(diào)制解調(diào)器比特134的估計(jì)。軟比特值134指示各個(gè)調(diào)制解調(diào)器126的可靠性。解交織器120接收軟比特值134，并且將其次序/索引更改為交織器106使用的次序/索引的逆。在解交織后，將重新排序的軟比特值136饋送到解碼器122。解碼器122在重新排序的軟比特值137上操作以產(chǎn)生信息比特124的估計(jì)138。MIMO解調(diào)問題一般MIMO解調(diào)問題隨后通過L1個(gè)傳送天線110和L2個(gè)接收天線116進(jìn)行討論。 傳送和接收的信號130和132分別由向量S 二 (S1，….SiJ和r 二仏,…,rj來表示。S的每個(gè)分量是來自有限調(diào)制星座的符號。集合Q包含所有可能的傳送的向量。Q 的大小9是L1個(gè)分量的星座大小的積。也就是說，如果L1 = 2，并且兩個(gè)信號均使用16QAM， 則q = 256。在此討論中，假設(shè)q為2的冪。在傳送器102，存在從個(gè)調(diào)制解調(diào)器比特1 的塊到調(diào)制符號130的一對一映射。 .彌散信道樽型對于帶有存儲(chǔ)器M的符號間隔信道112，存在M+1個(gè)信道矩陣Hm，…，Htl，每個(gè)維數(shù)是L2XLp Hm的元素Hm,μ描述從傳送天線j到接收天線i在m個(gè)符號延遲的信道112。 當(dāng)前傳送的信號S示為&。系統(tǒng)模型由下式給出(l)rk = HMsk_M+…+Ηρη+Ηα+α其中，Vs =^svt,…表示噪聲。為簡明起見，考慮了時(shí)間中和空間中的加性白
高斯噪聲(AWGN)模型。均衡器操作下面討論在接收器114的均衡器118 (單級均衡器118)的操作。假設(shè)傳送的信號 130具有長度K的符號向量序列。接收器114處理對應(yīng)收到的值(Γι，…，rK)以嘗試識別最大似然意義中的最佳序列。適當(dāng)?shù)亩攘渴瞧椒秸`差(或歐幾里德距離)。給定完整序列假設(shè)時(shí)，對應(yīng)的序列度量能夠被計(jì)算。序列度量能夠編寫為稱為分支度量的K個(gè)部分度量之和。鑒于后面描述的樹結(jié)構(gòu)，該名稱將變得清楚。在此討論中，采用了符號表示(sa,…，％)，并且將完整序列稱為s1:K。i.分支度量、偏置(bias)和新息(innovation)根據(jù)偏置和新息來描述分支度量是有益的。為了在與等式1相關(guān)聯(lián)的模型中適當(dāng)?shù)赜?jì)及ISI(對于k= 1到M)，假設(shè)符號8,1:(|已知。目前，將這些符號視為已知參考符號。 在索引k，與過去符號相關(guān)聯(lián)的偏置向量由下式給出
0)1^ = -^.+ ^它是僅最近M個(gè)符號Skilri的函數(shù)。通過從接收向量去除偏置向量，新息向量被獲得并能夠表示為(3) ck = I^k-Iv1。此新息表示去除偏置后的殘余接收值。最后，比較Ck和由信道矩陣所加權(quán)的對應(yīng)符號以獲得表示如下的分支度量(4) Il Ck-H0Sk Il 2。ii.序列度量序列度量由下式給出
權(quán)利要求
1.一種適用于減輕接收信號中的符號間干擾的接收器，所述接收器包括 二級均衡器，包括解調(diào)第一級，所述第一級處理所述接收信號并產(chǎn)生初始符號判決；以及非線性均衡第二級，所述第二級使用所述接收信號來執(zhí)行順序搜索以嘗試在所述初始符號判決上做出改進(jìn)， 其中如果能夠在所述初始符號判決上做出改進(jìn)，則從所述順序搜索來獲得輸出序列；以及如果不能在所述初始符號判決上做出改進(jìn)，則所述輸出序列是所述初始符號判決。
2.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第一級是線性均衡器。
3.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第一級是非線性均衡器。
4.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第二級使用初始符號判決‘-和所述接收信號來計(jì)算設(shè)為序列度量閾值的最大總度量Emax，并且隨后考慮其它候選符號序列以嘗試和在所述序列度量閾值上做出改進(jìn)，以及如果能夠在所述序列度量閾值上做出改進(jìn)，則從所述順序搜索來獲得所述輸出序列，并且如果不能在所述序列度量閾值上做出改進(jìn)，則所述輸出序列是所述初始符號判決。
5.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第一級輸出隨可靠性量度μ k而增加的所述初始符號判決‘,其中所述可靠性量度Pk指示在索引k的每個(gè)符號·‘的可靠性；以及通過設(shè)置大小為q' k的受限星座Q' k，所述第二級使用所述初始符號判決Ax和所述可靠性量度41;來限制所述順序搜索的至少一個(gè)索引k的扇出，其中q' k的值在1與q之間。
6.如權(quán)利要求5所述的接收器，其中通過將所述可靠性量度μ,量化成多個(gè)閾值，比特翻轉(zhuǎn)，考慮星座近鄰及球形解碼的至少一種來限制所述扇出。
7.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第一級輸出隨可靠性量度μ k增加的所述初始符號判決 κ,其中所述可靠性量度 μk指示在索引k的每個(gè)符號‘的可靠性；通過設(shè)置大小為q' k的受限星座Q' k，所述第二級使用所述初始符號判決it>c和所述可靠性量度μ ,來限制所述順序搜索的至少一個(gè)索引k的扇出；以及所述第二級使用所述初始符號判決和所述接收信號來計(jì)算設(shè)為序列度量閾值的最大總度量^^，并嘗試在基于所述受限星座Q' k受到限制的所述序列度量閾值上做出改進(jìn)。
8.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第一級輸出所述初始符號判決,所述初始符號判決隨最可能的候選符號向量qk 的有序列表而增加；通過為所有k設(shè)置大小為q' k的受限星座Q' k，所述第二級使用所述有序列表來限制所述順序搜索的扇出；以及所述第二級使用主要堆棧和次要堆棧來執(zhí)行順序搜索，并且在所述主要堆棧達(dá)到某個(gè)點(diǎn)而在該點(diǎn)所述有序列表中識別的最佳節(jié)點(diǎn)N為全長時(shí)，則在所述次要堆棧中放置該節(jié)點(diǎn) N，并且如果該節(jié)點(diǎn)N也是所述次要堆棧中的最佳節(jié)點(diǎn)，則該節(jié)點(diǎn)N產(chǎn)生所述輸出序列，以及如果所述主要堆棧中的最佳節(jié)點(diǎn)N不是所述次要堆棧中的最佳節(jié)點(diǎn)，則另一節(jié)點(diǎn)從所述次要堆棧移到所述主要堆棧，并且所述順序搜索繼續(xù)進(jìn)行以嘗試和在所述初始符號判決上做出改進(jìn)。
9.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第一級輸出所述初始符號判決屺κ,所述初始符號判決隨最可能的候選符號向量qk 的有序列表而增加；通過為所有k設(shè)置大小為q' k的受限星座Q' k，所述第二級使用所述有序列表來限制所述順序搜索的扇出；以及所述第二級使用閾值、主要堆棧和次要堆棧來執(zhí)行順序搜索，并且在所述主要堆棧由于所有候選節(jié)點(diǎn)未通過所述閾值而變?yōu)榭諘r(shí)，則訪問所述次要堆棧，并且如果所述次要堆棧為空，則所述初始符號判決是所述輸出序列，否則，在所述次要堆棧頂部的節(jié)點(diǎn)N移到所述主要堆棧，以及如果此節(jié)點(diǎn)N具有全長，則此節(jié)點(diǎn)N是所述輸出序列，并且如果此節(jié)點(diǎn)N 不具有全長，則延伸所述主要堆棧，并且所述過程繼續(xù)，直至所述主要堆棧變?yōu)榭?，并且回訪所述次要堆棧，直至節(jié)點(diǎn)具有全長，并且此節(jié)點(diǎn)是所述輸出序列。
10.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第一級是匹配濾波器、迫零濾波器、碼片均衡器、RAKE 或 G-RAKE。
11.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第二級實(shí)現(xiàn)堆棧算法。
12.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中來自所述第一級的信息包括隨可靠性量度或最可能符號的排序列表而增加的符號判決。
13.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第二級在執(zhí)行所述順序搜索時(shí)使用噪聲功率偏置或符號誤差率偏置。
14.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第二級在執(zhí)行所述順序搜索時(shí)使用偏置作為控制參數(shù)。
15.如權(quán)利要求1所述的接收器，其中所述第二級在執(zhí)行所述順序搜索時(shí)只使用總序列的一部分。
16.一種用于減輕接收信號中的符號間干擾的方法，所述方法包括以下步驟使用處理所述接收信號并產(chǎn)生初始符號判決的解調(diào)第一級；以及使用非線性均衡第二級，所述非線性均衡第二級使用所述接收信號來執(zhí)行順序搜索以嘗試在所述初始符號判決上做出改進(jìn)，其中如果能夠在所述初始符號判決上做出改進(jìn)，則從所述順序搜索來獲得輸出序列，并且如果不能在所述初始符號判決上做出改進(jìn)，則所述輸出序列是所述初始符號判決。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一級是線性均衡器。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一級是非線性均衡器。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第二級使用初始符號判決和所述接收信號來計(jì)算設(shè)為序列度量閾值的最大總度量Emax，并且隨后考慮其它候選符號序列以嘗試和在所述序列度量閾值上做出改進(jìn)，以及如果能夠在所述序列度量閾值上做出改進(jìn)，則從所述順序搜索來獲得所述輸出序列，并且如果不能在所述序列度量閾值上做出改進(jìn)，則所述輸出序列是所述初始符號判決。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一級輸出隨可靠性量度μ k增加的所述初始符號判決其中所述可靠性量度 μ k指示在索引k的每個(gè)符號‘的可靠性；以及通過設(shè)置大小為q' k的受限星座Q' k，所述第二級使用所述初始符號判決和所述可靠性量度41;來限制所述順序搜索的至少一個(gè)索引k的扇出，其中q' k的值在1與q之間。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中通過將所述可靠性量度μ,量化成多個(gè)閾值，比特翻轉(zhuǎn)，考慮星座近鄰及球形解碼的至少一種來限制所述扇出。
22.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一級輸出隨可靠性量度μ k增加的所述初始符號判決其中所述可靠性量度 μk指示在索引k的每個(gè)符號‘的可靠性；通過設(shè)置大小為q' k的受限星座Q' k，所述第二級使用所述初始符號判決 和所述可靠性量度μ ,來限制所述順序搜索的至少一個(gè)索引k的扇出；以及所述第二級使用所述初始符號判決和所述接收信號來計(jì)算設(shè)為序列度量閾值的最大總度量^^，并嘗試在基于所述受限星座Q' k受到限制的所述序列度量閾值上做出改進(jìn)。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一級輸出所述初始符號判決所述初始符號判決隨最可能的候選符號向量％ 的有序列表而增加；通過為所有k設(shè)置大小為q' k的受限星座Q' k，所述第二級使用所述有序列表來限制所述順序搜索的扇出；以及所述第二級使用主要堆棧和次要堆棧來執(zhí)行順序搜索，并且在所述主要堆棧達(dá)到某個(gè)點(diǎn)而在該點(diǎn)所述有序列表中識別的最佳節(jié)點(diǎn)N為全長時(shí)，則在所述次要堆棧中放置該節(jié)點(diǎn) N，并且如果該節(jié)點(diǎn)N也是所述次要堆棧中的最佳節(jié)點(diǎn)，則該節(jié)點(diǎn)N產(chǎn)生所述輸出序列，以及如果所述主要堆棧中的最佳節(jié)點(diǎn)N不是所述次要堆棧中的最佳節(jié)點(diǎn)，則另一節(jié)點(diǎn)從所述次要堆棧移到所述主要堆棧，并且所述順序搜索繼續(xù)進(jìn)行以嘗試和在所述初始符號判決上做出改進(jìn)。
24.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一級輸出所述初始符號判決屺κ,所述初始符號判決隨最可能的候選符號向量qk 的有序列表而增加；通過為所有k設(shè)置大小為q' k的受限星座Q' k，所述第二級使用所述有序列表來限制所述順序搜索的扇出；以及所述第二級使用閾值、主要堆棧和次要堆棧來執(zhí)行順序搜索，并且在所述主要堆棧由于所有候選節(jié)點(diǎn)未通過所述閾值而變?yōu)榭諘r(shí)，則訪問所述次要堆棧，并且如果所述次要堆棧為空，則所述初始符號判決是所述輸出序列，否則，在所述次要堆棧頂部的節(jié)點(diǎn)N移到所述主要堆棧，以及如果此節(jié)點(diǎn)N具有全長，則此節(jié)點(diǎn)N是所述輸出序列，并且如果此節(jié)點(diǎn)N 不具有全長，則延伸所述主要堆棧，并且所述過程繼續(xù)，直至所述主要堆棧變?yōu)榭眨⑶一卦L所述次要堆棧，直至節(jié)點(diǎn)具有全長，并且此節(jié)點(diǎn)是所述輸出序列。
全文摘要
本文中描述了通過使用二級均衡器(502)解決接收信號(508)中符號間干擾的接收器(500)和方法，二級均衡器包括處理接收信號并產(chǎn)生初始符號判決(510)的第一解調(diào)級(504)和使用接收信號來執(zhí)行順序搜索以嘗試在初始符號判決上做出改進(jìn)的非線性均衡第二級(506)，其中，如果能夠在初始符號判決上做出改進(jìn)，則從順序搜索獲得輸出序列(512)，并且如果不能在序列度量閾值上做出改進(jìn)，則輸出序列是初始符號判決。
文檔編號H04L25/03GK102461104SQ201080026138
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月6日
發(fā)明者A·S·海拉拉, G·E·博頓利 申請人:瑞典愛立信有限公司