利用球解碼技術(shù)的信號檢測的制作方法
【專利摘要】揭示了用于檢測信號的方法和設備，其中第一組符號表示接收器中接收的信號。估計第二組符號，表示在利用球解碼方法的發(fā)送器處發(fā)送的信號。估計可使用最少兩個調(diào)制模式。針對第二組的至少一個符號可確定關(guān)于形成符號的位的可靠性信息。更進一步地，在估計第二組的至少一個符號時可考慮關(guān)于該信號的可靠性信息。
【專利說明】利用球解碼技術(shù)的信號檢測
[0001]本申請是于2005年I月17日提交的、題為“利用球解碼技術(shù)的信號檢測”的中國專利申請200580000509.5的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明一般涉及信號檢測。本發(fā)明尤其涉及利用球解碼技術(shù)(sphere decodingtechniques)的信號檢測。
【背景技術(shù)】
[0003]最近，在通信系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)，多輸入多輸出(MMO)技術(shù)在研究機構(gòu)內(nèi)已得到很多關(guān)注。MIMO系統(tǒng)重要和令人感興趣的研究領(lǐng)域以及結(jié)合其他系統(tǒng)是所接收信號的檢查。
[0004]所接收信號的檢測是基于所接收信號確定發(fā)送了哪些信號。利用向量表示，就MIMO系統(tǒng)而言，發(fā)送信號X的每個向量分量Xi表示發(fā)自ー個MMO天線的信號(符號)，信號解碼的目標是基于信道知識和所接收信號r來確定發(fā)送信號X。符號Xi需要是用于傳輸?shù)恼{(diào)制模式的有效符號。原則上，由于信道失真而出現(xiàn)的最接近于所接收符號A的調(diào)制模式符號被確定為所發(fā)送符號Xi。到所有可能符號的距離的計算是非常復雜的工作，因此實際上在某個搜索區(qū)內(nèi)最接近的符號被選為發(fā)送符號Xi。困難的是以ー種有效方式發(fā)現(xiàn)最接近所接收符號^的調(diào)制模式符號，或該最接近符號的候選。
[0005]針對信號檢測，不同的算法已被提出、討論并測試。這些信號檢測算法之一被稱作球解碼器(Sphere Decoder),并且其已被 E.Viterbo 和 J.Boutros 在“A UniversalLattice Code Decoder for Fading Channels，.，IEEE Transactions on InformationTheory, Vol.45，N0.5，Julyl999，pp.1639-1642中提出。球解碼器最初被提出用于解碼所編碼的信號，但是其還適用于信號檢測。球解碼器是ー種具有低復雜性優(yōu)點的次優(yōu)最大似然法。在球編碼(sphere coding)中,信號分量Xi通過在搜索區(qū)內(nèi)搜索所接收符號;Ti的最接近有效調(diào)制模式符號而被逐一確定。
[0006]球解碼器中的基本思想是處理表示所接收符號和信道知識的向量與矩陣，以使發(fā)送符號Xi, X2, , Xn之間由信道所引起的干擾被予以考慮，并且同時可獨立于其他符號地確定第一符號XN。利用第一確定符號XN，可確定符號Xh等等，產(chǎn)生包括符號Xi的向量X。這里用下標N表示第一確定符號，因為球解碼器中的計算一般涉及上三角形矩陣。
[0007]當信息在有噪聲信道中被發(fā)送和畸變時，數(shù)據(jù)變得失真并且接收器中所做的任何判定可導致錯誤及信息丟失。軟檢測具有保持關(guān)于所檢測符號的一些可靠性信息以及在接收器中盡可能遲地做 出"硬"判定的目標。已知的球解碼器被設計成"硬"輸出探測器，從而作為發(fā)送信號X返回具有到所接收信號r的最短歐幾里德距離的星座符號的向量。此外，可存在與發(fā)送信號有關(guān)的ー些可用先驗信息。該先驗信息可以提高確定發(fā)送信號的準確度。
[0008]在許多通信系統(tǒng)中都定義有能被使用的大量調(diào)制模式。在用的調(diào)制模式可因不同用戶而不同，這取決于例如與每個用戶有關(guān)的傳輸率。當前的球檢測方法不能同時解碼與不同的調(diào)制模式有關(guān)的信號。
[0009]因此存在對更通用信號檢測方法的需要。本發(fā)明實施例的目的是提供將球解碼用于各種目的的信號檢測。
[0010]可以理解，雖然與利用球解碼的信號檢測有關(guān)的問題已經(jīng)結(jié)合MMO系統(tǒng)被討論過，但是它們還可能在其他通信系統(tǒng)中相關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的第一方面涉及ー種用于檢測信號的方法，所述方法包括
[0012]接收表示在接收器中所接收到的信號的第一組符號，以及
[0013]利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處發(fā)送的所述信號的第二組符號，其中估計至少采用兩個調(diào)制模式。
[0014]本發(fā)明的第二方面涉及ー種用于檢測信號的方法，所述方法包括
[0015]接收表示接收器處所接收的信號的第一組符號，
[0016]利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處所發(fā)送的所述信號的第二組符號，以及
[0017]針對所述第二組的至少ー個符號，確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息。
[0018]本發(fā)明的第三方面涉及ー種用于檢測信號的方法，所述方法包括
[0019]接收表示接收器處所接收的信號的第一組符號，以及
[0020]利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處所發(fā)送的所述信號的第二組符號，其中在估計第二組的至少ー個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
[0021 ] 本發(fā)明的第四方面涉及ー種用于檢測信號的設備，所述設備配置為
[0022]接收表示接收器天線處所接收的信號的第一組符號，以及
[0023]利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處發(fā)送的所述信號的第二組符號，其中估計至少采用兩個調(diào)制模式。
[0024]本發(fā)明的第五方面涉及ー種用于檢測信號的設備，所述設備配置為
[0025]接收表示接收器天線處所接收的信號的第一組符號，以及
[0026]利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處所發(fā)送的所述信號的第二組符號，以及
[0027]針對所述第二組的至少ー個符號，確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息。
[0028]本發(fā)明的第六方面涉及ー種用于檢測信號的設備，所述設備配置為
[0029]接收表示接收器天線處所接收的信號的第一組符號，以及
[0030]利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處所發(fā)送的所述信號的第二組符號，其中在估計第二組的至少ー個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
[0031]本發(fā)明的第七方面涉及ー種用于檢測信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0032]用于接收表示接收器中所接收的信號的第一組符號的接收裝置；以及
[0033]用于利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處發(fā)送的所述信號的第二組符號的估計裝置，其中估計裝置至少采用兩個調(diào)制模式。
[0034]本發(fā)明的第八方面涉及ー種用于檢測信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0035]用于接收表示接收器處所接收的信號的第一組符號的接收裝置；
[0036]用于利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處所發(fā)送的所述信號的第二組符號的估計裝置；以及[0037]用于針對所述第二組符號的至少ー個符號確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息的確定裝置。
[0038]本發(fā)明的第九方面涉及ー種用于檢測信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0039]用于接收表示接收器處所接收的信號的第一組符號的接收裝置；以及
[0040]用于利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處所發(fā)送的所述信號的第二組符號的估計裝置，其中在估計第二組的至少ー個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]現(xiàn)在將以單純舉例的方式參考附圖描述本發(fā)明的實施例，其中:
[0042]圖1示意地示出了本發(fā)明的實施例能被用于的MMO通信系統(tǒng)；
[0043]圖2圖解示出了用于信號檢測的球解碼器的概念；
[0044]圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例用于信號檢測的球解碼器的簡化流程圖，
[0045]圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例用于信號檢測的球解碼器的簡化流程圖，
[0046]圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例用于信號檢測的球解碼器的簡化流程圖，
[0047]圖3D示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例用于信號檢測的球解碼器的簡化流程圖，
[0048]圖4示意示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例用于信號檢測的球解碼器及設備，
[0049]圖5作為例子示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例用于信號檢測的混合4-QAM / 16-QAM球解碼器的流程圖，
[0050]圖6作為例子示出了具有Gray映射的4-QAM星座，其示出了從所接收點到最接近星座點的距離，其中第一位是0及1，
[0051]圖7作為例子示出了在具有一個發(fā)送器/接收器天線的4-QAM系統(tǒng)中所接收符號rj的第一位的位似然度產(chǎn)生，
[0052]圖8示出被用作例子的具有Gray映射的16-QAM星座，
[0053]圖9作為例子示出了在具有一個發(fā)送器/接收器天線的16-QAM系統(tǒng)中獲得所接收符號巧的第一位的も和Cl1距離的步驟，
[0054]圖10作為例子示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例用于信號檢測的16-QAM軟輸出球解碼器的流程圖，
[0055]圖11作為例子示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例用于4-QAM系統(tǒng)的軟附加輸入球解碼器的加權(quán)候選，
[0056]圖12作為例子示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例用于16-QAM系統(tǒng)的軟附加輸入球解碼器的加權(quán)候選，
[0057]圖13A作為例子示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例用于信號檢測的16-QAM軟附加輸入球解碼器的流程圖的第一部分，以及
[0058]圖13B示出了圖13A中流程圖的第二部分。
【具體實施方式】
[0059]在下面的描述中，通常參考ー個多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。然而，本發(fā)明沒有局限于MIMO系統(tǒng)的解碼信號。下面討論本發(fā)明可適用的其他系統(tǒng)。
[0060]在下面的描述中，為保持與原球解碼器一致的命名，參考球解碼器。然而，可以理解，利用球解碼器的信號檢測集中于信號檢測，并且不暗示在所接收信號中任何編碼的存在。由所接收信號攜帯的信息可是編碼的，也可是未編碼的。
[0061]圖1示意地示出了 MIMO通信系統(tǒng)，以作為本發(fā)明的實施例能被用于通信系統(tǒng)的例子。圖1中的MIMO通信系統(tǒng)包括含有Nt個發(fā)射天線的發(fā)射天線陣列，和含有隊個接收天線的接收天線陣列。在下文中，考慮對稱性約束Nt=凡。在每個時間周期期間發(fā)送的向量被表示為x=[Xl，x2,, xN]，其中每個分量是例如從復M-QAM(正交幅度調(diào)制)星座中的獨立選擇。該發(fā)送信號被建立為x=vL,其中L為以Invm2,...,mn}為基的格生成矩陣(latticegenerator matrix)，以及v={v1； v2,..., vNt}為信息位被映射到的整數(shù)分量向量。
[0062]所接收信號由r=Hx+n表示，其中矩陣H為信道矩陣而n表示噪聲。結(jié)合MMO系統(tǒng)，信道矩陣H表不多輸入多輸出系統(tǒng)的信道而Xi表不由該多輸入多輸出系統(tǒng)的ー個天線所發(fā)送的符號。結(jié)合時分系統(tǒng)，矩陣H表示從發(fā)射器天線到接收器天線的多徑而Xi表示時分系統(tǒng)的用戶的順序符號。結(jié)合碼分系統(tǒng)，矩陣H表示碼分系統(tǒng)的不同代碼或任意分組傳輸矩陣，而Xi表不與不同代碼之一有關(guān)的信號。
[0063]可以理解，一般地，球解碼可用于存在干擾時的信號檢測，其中如上面例子中那樣干擾可來自任意的源。
[0064]球解碼器檢測器的目標是在球或半徑
【權(quán)利要求】
1.ー種利用球解碼技術(shù)來檢測信號的方法，所述方法包括: 接收表示接收器中所接收的信號的第一組符號；以及 基于所述接收器中的所述信號，利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處發(fā)送的信號的第二組符號，其中所述估計步驟定義向量，所述向量的每個向量值包含調(diào)制模式，所述估計步驟同時采用至少兩個調(diào)制模式，其中所述至少兩個調(diào)制模式包含至少兩個不同的正交幅度調(diào)制模式或者包含至少兩個不同的相移鍵控調(diào)制模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述估計第二組符號的步驟包括:基于所述至少兩個調(diào)制模式調(diào)整球解碼技術(shù)的捜索空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所述估計第二組符號的步驟包括:確定所述第二組符號的符號的調(diào)制模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述估計第二組符號的步驟包括:利用所述第二組符號的所述符號的調(diào)制模式定義所述符號的捜索區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，更進一歩包括:針對所述第二組符號的至少ー個符號，確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息，其中所述確定步驟發(fā)生在所述估計步驟期間或之后。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在估計所述第二組符號的至少ー個符號時考慮了與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，在所述估計步驟期間或之后進ー步包括: 確定定義多個符號與多個位序列之間關(guān)系的符號星座； 確定與由多個位構(gòu)成的位序列的 位有關(guān)的符號的第一子星座，所述位具有邏輯值I ; 確定與由多個位構(gòu)成的位序列的另外的位有關(guān)的符號的第二子星座，所述另外的位具有邏輯值O ;以及 針對所述第二組符號的至少ー個符號確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中在確定所述可靠性信息之前估計所述第二組符號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中在估計所述第二組符號的第二符號之前，確定所述第二組符號的至少第一符號的可靠性信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，所述估計所述第二組符號的步驟包括:在估計所述第二組符號的所述第二符號時利用與所述第二組符號的所述第一符號有關(guān)的可靠性信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，在已確定所述第一子星座的步驟之后，包括: 確定所述第一組符號的符號與符號的所述第一子星座之間的第一歐幾里得距離，以及在已確定所述第二子星座的步驟之后 確定所述第一組符號的所述符號與符號的所述第二子星座之間的第二歐幾里得距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述確定可靠性信息的步驟包括:利用至少最小第ー歐幾里德距離以及最小第二歐幾里德距離來確定所述可靠性信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，在確定所述符號星座之后，包括確定每位的概率信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，在已確定所述每位的概率信息之后，包括確定每位的對數(shù)似然值概率。
15.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中在估計所述第二組符號的至少ー個符號時考慮了與所述接收器中接收的所述信號有關(guān)的可靠性信息。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進ー步包括:在估計所述第二組符號的至少ー個符號時考慮與形成所述第二組符號的符號的位有關(guān)的可靠性信息； 其中，所述可靠性信息定義多個第二組符號與多個位序列之間的符號星座關(guān)系， 其中，所述第二組符號的第一子星座與具有I值的位序列的位有夫，而所述第二組符號的第二子星座與具有O值的位序列的另外的位有夫。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，包括接收與所述接收器中接收的所述信號有關(guān)的所述可靠性信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17的方法，包括: 基于所述第二組符號的至少第二符號，針對所述第二組符號的第一符號確定與所述接收器中接收的所述信號有關(guān)的可靠性信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述估計所述第二組符號的步驟包括:基于至少所述可靠性信息修改候選符號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述修改候選符號的步驟包括:修改屬于為估計所述第二組符號的符號而定義的捜索區(qū)域的候選符號。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述估計所述第二組符號的步驟包括:基于至少所述可靠性信息修改所述第一組符號的符號。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述修改步驟包括加權(quán)。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的`方法，其中所述可靠性信息包括先驗位概率。
24.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述估計所述第二組符號的步驟包括:確定在給定所述第一組符號的各個符號的情況下所述第二組符號的符號的位概率。
25.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述估計所述第二組符號的步驟包括:確定所述可靠性信息中包括的先驗位概率及給定所述第一組符號的符號時的位概率的平均概率。
26.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，在所述估計步驟之后，包括利用所述第二組符號的線性變換表不所述第一組符號。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述線性變換涉及多輸入多輸出系統(tǒng)的信道，并且所述第二組符號的每個符號表示由該多輸入多輸出系統(tǒng)的天線所發(fā)送的符號。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述線性變換涉及時分系統(tǒng)中的多徑，并且所述第二組符號表示時分系統(tǒng)的用戶的順序符號。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述線性變換涉及碼分系統(tǒng)中的不同代碼，并且所述第二組符號的每個符號涉及不同代碼。
30.ー種利用球解碼技術(shù)檢測信號的設備，所述設備包括: 用于接收表示接收器天線處所接收的信號的第一組符號的裝置；以及 用于基于所述接收器中的所述信號，利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處所發(fā)送的所述信號的第二組符號的裝置， 其中用于估計的裝置被配置為定義向量，所述向量的每個向量值包含調(diào)制模式，在估計裝置對所述第二組符號進行估計時，至少兩個調(diào)制模式被同時采用，其中所述至少兩個調(diào)制模式包含至少兩個不同的正交幅度調(diào)制模式或者包含至少兩個不同的相移鍵控調(diào)制模式。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的設備，包括用于針對所述第二組符號的至少ー個符號，確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息的裝置，其中在估計所述第二組符號之后確定所述可靠性信息。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31的設備，其中在估計所述第二組符號的至少ー個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的設備，進一歩包括: 確定定義多個符號與多個位序列之間關(guān)系的符號星座的裝置； 確定與由多個位構(gòu)成的位序列的位有關(guān)的符號的第一子星座的裝置，所述位具有I值； 確定與由多個位構(gòu)成的位序列的另外的位有關(guān)的符號的第二子星座的裝置，所述位具有0值；以及 針對所述第二組符號的至少ー個符號確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息的裝置； 其中，進ー步包括 的裝置在所述估計步驟期間或之后執(zhí)行上述操作。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的設備，其中在估計所述第二組符號的至少ー個符號時考慮與所述接收器中接收的所述信號有關(guān)的可靠性信息。
35.根據(jù)權(quán)利要求30的設備，其中，估計所述第二組符號的至少ー個符號時考慮與形成所述第二組符號的符號的位有關(guān)的可靠性信息， 所述可靠性信息定義多個第二組符號與多個位序列之間的符號星座關(guān)系， 其中，所述第二組符號的第一子星座與具有I值的位序列的位有夫，而所述第二組符號的第二子星座與具有0值的位序列的另外的位有夫。
36.根據(jù)權(quán)利要求30的設備，所述設備被包括在收發(fā)機網(wǎng)絡單元中。
37.根據(jù)權(quán)利要求30的設備，所述設備被包括在便攜式通信設備或固定設備中。
38.根據(jù)權(quán)利要求30的設備，所述設備被包括在通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡單元中。
39.根據(jù)權(quán)利要求30的設備，其中所述設備包含在利用球解碼技術(shù)來檢測信號的系統(tǒng)中。
40.根據(jù)權(quán)利要求30的設備，其中所述設備進ー步包括: 確定定義多個符號與多個位序列之間關(guān)系的符號星座的裝置； 確定與由多個位構(gòu)成的位序列的位有關(guān)的符號的第一子星座的裝置，所述位具有邏輯值I ; 確定與由多個位構(gòu)成的位序列的另外的位有關(guān)的符號的第二子星座的裝置，所述位具有邏輯值0;以及 用于針對所述第二組符號的至少ー個符號確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息的裝置； 其中，進ー步包括的裝置在所述估計步驟期間或之后執(zhí)行上述操作。
41.根據(jù)權(quán)利要求30的設備，其中 在估計所述第二組符號的至少ー個符號時考慮與形成所述第二組符號的符號的位有關(guān)的可靠性信息；其中，所述可靠性信息定義多個第二組符號與多個位序列之間的符號星座關(guān)系，其中，所述第二組符號的第一子星座與具有I值的位序列的位有夫，而所述第二組符號的第二子星座與具有0值的位序列的另外的位有夫。
【文檔編號】H04B1/707GK103560806SQ201310445588
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2004年2月9日
【發(fā)明者】尼克萊·涅費多夫, 曼紐爾·E·拉米里茲莫恩塔爾沃, 阿里·郝蒂內(nèi)恩 申請人:諾基亞公司