專利名稱：多輸入多輸出系統(tǒng)中的符號(hào)解映射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的要點(diǎn)涉及數(shù)據(jù)通信，更具體地說，涉及多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中的接收設(shè)備和符號(hào)解映射方法。
背景由于對(duì)無線通信業(yè)務(wù)日益增長(zhǎng)的需要，系統(tǒng)開發(fā)商不斷力求增大無線系統(tǒng)的容量。例如，在蜂窩電話系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)中情況尤為如此。為了增大系統(tǒng)容量，正在為蜂窩電話和廣域網(wǎng)用途開發(fā)多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)。
在MIMO系統(tǒng)中，MIMO發(fā)射機(jī)包括多根發(fā)射天線，用于數(shù)據(jù)發(fā)射，而MIMO接收機(jī)包括多根接收天線，用于數(shù)據(jù)接收。當(dāng)通過彼此相隔大于相干距離的多根天線同時(shí)發(fā)射信號(hào)時(shí)，這些信號(hào)將每一個(gè)都具有截然不同的空間標(biāo)記。所述相干距離是對(duì)于獨(dú)立的衰落的天線的最小空間間隔，而其數(shù)值取決于到達(dá)或離開天線陣列的多個(gè)通路的角度伸展。MIMO系統(tǒng)通過利用天線陣列內(nèi)多根天線之間的空間差異，與已知的技術(shù)相比，可以提供增大的系統(tǒng)容量和/或提高質(zhì)量。MIMO系統(tǒng)開發(fā)商繼續(xù)嘗試通過發(fā)展能產(chǎn)生可以接受的系統(tǒng)性能的MIMO處理技術(shù)增大系統(tǒng)容量。
附圖的簡(jiǎn)短說明后附的權(quán)利要求書詳細(xì)地指出這里描述的本發(fā)明要點(diǎn)的不同的實(shí)施例。但是，當(dāng)與附圖相聯(lián)系地進(jìn)行考慮時(shí)，所述詳細(xì)說明使本發(fā)明要點(diǎn)的不同的實(shí)施例得到更完全的理解。在所有附圖中類似的標(biāo)號(hào)指類似的項(xiàng)目

圖1是圖解說明按照本發(fā)明實(shí)施例的MIMO發(fā)射機(jī)和MIMO接收機(jī)之間多徑通信的簡(jiǎn)化示意圖；
圖2是按照本發(fā)明實(shí)施例的能夠利用空間多路復(fù)用技術(shù)調(diào)制和發(fā)射符號(hào)流的MIMO裝置的簡(jiǎn)化方框圖；圖3是按照本發(fā)明實(shí)施例的能夠接收、解調(diào)和解映射空間多路復(fù)用射頻信號(hào)的MIMO裝置的簡(jiǎn)化方框圖；圖4圖解說明四點(diǎn)QPSK(正交相移鍵控)星座圖案；圖5圖解說明16QAM(正交振幅調(diào)制)星座圖案；圖6圖解說明64QAM星座圖案；圖7圖解說明按照本發(fā)明實(shí)施例在16 QAM星座內(nèi)單一接收矢量元素的位層次MIMO解映射；圖8是按照本發(fā)明實(shí)施例用于執(zhí)行位層次MIMO解映射的程序的流程圖；以及圖9是描述可以包含在本發(fā)明不同的實(shí)施例中的本發(fā)明樹搜索算法的樹形圖的實(shí)例。
詳細(xì)說明這里描述的本發(fā)明要點(diǎn)的不同的實(shí)施例包括解映射和解調(diào)多輸入多輸出(MIMO)符號(hào)用的方法和設(shè)備。本發(fā)明要點(diǎn)的實(shí)施例在這里可以個(gè)別和/或集體地用術(shù)語″發(fā)明″稱呼。這一術(shù)語的使用僅僅為了方便，并且在公開一個(gè)以上的發(fā)明或發(fā)明概念時(shí)，不是用來自愿地把本申請(qǐng)的范圍限于任何單一發(fā)明或發(fā)明概念。
可以把本發(fā)明的實(shí)施例包括于其中的不同的電子系統(tǒng)和器件的實(shí)例包括(舉幾個(gè)例子，但不限于)無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)、蜂窩電話系統(tǒng)、無線電網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)(例如，臺(tái)式機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等)和無線通信裝置(例如，蜂窩電話、尋呼機(jī)、無線電臺(tái)等)。本發(fā)明的實(shí)施例可以用于其它類型的系統(tǒng)和/或裝置，而且根據(jù)這里的描述對(duì)本專業(yè)的技術(shù)人員將是顯而易見的。這里描述的本發(fā)明要點(diǎn)不打算限于這里描述的那些系統(tǒng)和器件。
圖1是圖解說明按照本發(fā)明實(shí)施例的MIMO裝置102、106之間多徑通信的簡(jiǎn)化示意圖。盡管只圖解說明兩個(gè)裝置102、106，但是MIMO系統(tǒng)可以包括多個(gè)裝置102、106。裝置102、106可以是移動(dòng)的、便攜式或靜止的。一個(gè)或多個(gè)裝置102、106可以包括在網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)、便攜式計(jì)算機(jī)或靜止計(jì)算機(jī)(例如，膝上計(jì)算機(jī)、臺(tái)式機(jī)或服務(wù)器計(jì)算機(jī))、蜂窩電話、手持式無線電臺(tái)或許多其它類型的具有通過無線介質(zhì)與其它裝置進(jìn)行單工或雙工通信的能力的裝置內(nèi)。
每一個(gè)裝置102、106可以包括發(fā)射機(jī)、接收機(jī)或兩者。其中裝置102、106既包括發(fā)射機(jī)又包括接收機(jī)，可以支持雙工通信。為了便于描述，裝置102在下文中是指發(fā)射機(jī)，而裝置106指接收機(jī)。但是，要明白，裝置102、106還可以分別包括一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)。這里詳細(xì)的描述討論以發(fā)射機(jī)102和接收機(jī)106之間的點(diǎn)到點(diǎn)鏈路的單用戶通信模型的實(shí)例。
如前面討論的，MIMO系統(tǒng)利用它的天線陣列內(nèi)的空間差異來增大系統(tǒng)容量和/或提高信號(hào)質(zhì)量。在所述實(shí)例中，在圖1中圖解說明系統(tǒng)發(fā)射機(jī)102備有數(shù)目nT的發(fā)射天線104，而接收機(jī)106備有數(shù)目nR的接收天線108。發(fā)射天線的數(shù)目和接收天線的數(shù)目可以相等或不相等。
發(fā)射機(jī)102通過″信道″，一般包括自由空間介質(zhì)向接收機(jī)106發(fā)射射頻(RF)信號(hào)110、112、114。所述nR×nT矩陣信道的輸入-輸出關(guān)系由如下方程式(1)表達(dá)Y＝Hx+N (1)其中Y＝[y0y1...ynR-1]T是nR×1接收信號(hào)矢量，H是nR×nT信道轉(zhuǎn)移矩陣，x＝[x0x1...xnT-1]T是nT×1發(fā)射信號(hào)矢量，和N是噪音矢量。
在發(fā)射機(jī)102中信道轉(zhuǎn)移矩陣往往是未知的，但是在接收機(jī)106中它可以是幾乎完善地已知的和跟蹤的。發(fā)射機(jī)102上的信道知識(shí)可以通過接收機(jī)反饋和/或使用發(fā)射-接收，基于雙工的信道映射方法獲得。
用來增大系統(tǒng)容量的一種MIMO技術(shù)稱作″空間多路復(fù)用″?？臻g多路復(fù)用的想法是在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上使用多根天線，結(jié)合傳播環(huán)境中豐富的散射，在相同的頻帶內(nèi)打開多根數(shù)據(jù)管道。在發(fā)射機(jī)上，把輸入符號(hào)流分為多根獨(dú)立的低速率子流。調(diào)制這些子流，以便形成一些截然不同的信號(hào)，這些截然不同的信號(hào)在分開的各發(fā)射天線上發(fā)射。
若這些發(fā)射天線空間間隔足夠大，而且若所述無線信道具有足夠的多徑特性，則每一個(gè)發(fā)射符號(hào)子流都會(huì)在接收機(jī)天線陣列上誘生不同的空間標(biāo)記。若在接收機(jī)上誘生的信號(hào)的空間標(biāo)記充分隔開，則接收機(jī)可以分離出多個(gè)發(fā)射信號(hào)，來產(chǎn)生子流的估計(jì)。然后重新結(jié)合所述子流，形成原符號(hào)流的估計(jì)。空間多路復(fù)用的使用在容量上產(chǎn)生潛在的線性(亦即，按天線的數(shù)目)增大。
所述調(diào)制符號(hào)一般映射至標(biāo)準(zhǔn)星座，諸如BPSK(雙極性相移鍵控)或矩形QAM(正交振幅調(diào)制)星座。矩形QAM星座包括例如QPSK(正交相移鍵控)、16 QAM、64 QAM、256 QAM等等。利用矩形QAM調(diào)制，發(fā)射信號(hào)矢量x和接收信號(hào)矢量Y是復(fù)數(shù)調(diào)制符號(hào)的矢量。
圖2是按照本發(fā)明實(shí)施例能夠利用空間多路復(fù)用技術(shù)編碼、調(diào)制和發(fā)射符號(hào)流的MIMO裝置200的簡(jiǎn)化方框圖。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置200包括信息位源202、編碼器204、多路分解器206和多個(gè)天線子系統(tǒng)208、210、212。盡管在圖2中圖解說明3個(gè)天線子系統(tǒng)208、210、212，但是在其他實(shí)施例中，可以包括較多或較少的天線子系統(tǒng)。
信息位源202產(chǎn)生位流230。信息位源202可以處于通信體系結(jié)構(gòu)較高的層次上(例如，介質(zhì)訪問控制(MAC)層)或另一種類型的位源。信息位源202可以包括例如一個(gè)或多個(gè)通用或?qū)Ｓ玫奶幚砥?、專用集成電?ASIC)、多芯片模塊、它們的組合或其它裝置。
位流230可以是連續(xù)的或間歇的。位流230可以包括各種各樣不同類型的信息，和所述信息可以是不壓縮的或壓縮的，不加密或加密的，和/或以前經(jīng)受了任何若干分組化和/或處理技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，位流230可以包括用于多用戶應(yīng)用的時(shí)分多路(TDMA)幀。
位流230由編碼器204接收，編碼器204把冗余項(xiàng)加到信息位上，以便允許在接收機(jī)上檢測(cè)和校正位差錯(cuò)。例如，除了其它編碼技術(shù)之外，編碼器204可以進(jìn)行前向糾錯(cuò)(FEC)編碼。編碼器206產(chǎn)生編碼的位序列232。
編碼的位序列232由多路分解器206接收。多路分解器206產(chǎn)生nT個(gè)(亦即，發(fā)射天線的數(shù)目)空間信道234、236、238，它們是所述編碼的位序列232的子流。這些子流234、236、238中間每一個(gè)都可以包括不同的信息。把子流234、236、238分別提供給多個(gè)天線子系統(tǒng)208、210、212。
天線子系統(tǒng)208、210、212調(diào)制并且同時(shí)在同一頻帶內(nèi)發(fā)射子流234、236、238內(nèi)的信息。天線子系統(tǒng)208、210、212可以使用各種各樣不同的調(diào)制技術(shù)，舉幾個(gè)例子，包括(但是不限于)窄帶調(diào)制、OFDM(正交頻分多址)和碼分多址(CDMA)。
在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)發(fā)射天線子系統(tǒng)208、210、212都包括交織器214、位-符號(hào)映射器216、調(diào)制器218和天線220。在另一個(gè)實(shí)施例中，交織器和/或位-符號(hào)映射器在發(fā)射機(jī)內(nèi)可以包括在編碼器204和多路分解器206之間，而不是在每一個(gè)天線子系統(tǒng)208、210、212內(nèi)。
交織器214從多路分解器206接收編碼的子流234。然后交織器214排列位的次序，以便使發(fā)射的信號(hào)更強(qiáng)健。
位-符號(hào)映射器216接收交錯(cuò)后的子流，并把子流的位映射到一系列符號(hào)。每一個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)位的一組，而每一個(gè)符號(hào)都可以用一個(gè)符號(hào)矢量表示。映射處理取決于所用符號(hào)星座的類型和星座內(nèi)的點(diǎn)數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，符號(hào)矢量是復(fù)矢量，所述復(fù)矢量利用BPSK或各種各樣矩形QAM技術(shù)包括(但是不限于)QPSK、16QAM、64QAM、256QAM等中的一個(gè)編碼。在一個(gè)替代的實(shí)施例中，符號(hào)矢量是簡(jiǎn)單的矢量，利用PAM(脈沖振幅調(diào)制)技術(shù)編碼。下面按照?qǐng)D4-6描述不同的符號(hào)星座的實(shí)例。
在一個(gè)實(shí)施例中，符號(hào)矢量用復(fù)數(shù)表達(dá)，其中每一個(gè)都具有相位和振幅分量。這些復(fù)數(shù)符號(hào)矢量送到調(diào)制器218。調(diào)制器218把符號(hào)矢量值轉(zhuǎn)換為RF波形。相應(yīng)地，調(diào)制器218使用調(diào)制程序(例如，OFDM或CDMA)，把調(diào)制后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬時(shí)域(例如，利用快速富里葉逆變換(FFT))，進(jìn)行不同的濾波和放大程序，并把信號(hào)升頻變換為RF頻率。
調(diào)制器體系結(jié)構(gòu)的至少一部分取決于所使用的調(diào)制技術(shù)。例如，若用OFDM來調(diào)制符號(hào)，則每一個(gè)調(diào)制器218都可以包括串-并(S-to-P)轉(zhuǎn)換器(未示出)，它們從輸入符號(hào)矢量流取出若干矢量并產(chǎn)生與施加于IFFT(逆FFT)的OFDM子帶信道對(duì)應(yīng)的多個(gè)輸出符號(hào)，以便建立時(shí)域信號(hào)。對(duì)于CDMA系統(tǒng)，調(diào)制符號(hào)是調(diào)制在編碼波形上的。對(duì)于其它調(diào)制技術(shù)，可以使用其它調(diào)制器體系結(jié)構(gòu)，如根據(jù)這里的描述本專業(yè)的技術(shù)人員顯而易見的。
調(diào)制器218產(chǎn)生的RF波形被提供給天線220，天線220通過空氣界面發(fā)射RF信號(hào)240。其它天線子系統(tǒng)210、212中的每一個(gè)也都產(chǎn)生和通過空氣界面發(fā)射F信號(hào)242、244。信號(hào)240、242、244占用相同的頻帶(亦即，它們是同信道的信號(hào))。若這些發(fā)射天線(例如，天線220)適當(dāng)隔開，則信號(hào)240、242、244中每一個(gè)都將有截然不同的空間標(biāo)記。
結(jié)合圖3更詳細(xì)地描述的MIMO接收機(jī)包括多根接收天線。每一根接收天線都觀測(cè)nT個(gè)發(fā)射的信號(hào)240、242、244的不同的噪音重疊的衰落的版本。MIMO通信的一部分復(fù)雜性來自這樣一個(gè)事實(shí)，在所述接收機(jī)上，多數(shù)據(jù)管道之間可能存在數(shù)量相當(dāng)大的串音。在空間多路復(fù)用系統(tǒng)中，所述接收機(jī)確定成分符號(hào)子流，而成分符號(hào)子流產(chǎn)生原符號(hào)流的估計(jì)。
為了達(dá)到把接收的信號(hào)矢量變換為發(fā)射的符號(hào)流的估計(jì)的目的，存在幾個(gè)不同類型的線性和非線性MIMO接收機(jī)。這些接收機(jī)類型包括強(qiáng)制歸零接收機(jī)、最小均方差(MMSE)接收機(jī)、相繼干擾抵消(SIC)接收機(jī)(例如，Bell試驗(yàn)室LAyered空間-時(shí)間(BLAST)和V-BLAST)、最大可能性(ML)接收機(jī)和減少復(fù)雜性的ML接收機(jī)，諸如球形譯碼器。
每一種類型的接收機(jī)都具有不同的性能-復(fù)雜性折衷。例如，線性強(qiáng)制歸零和MMSE接收機(jī)有噪音嚴(yán)重增強(qiáng)的問題，因而這些類型的接收機(jī)在MIMO系統(tǒng)得不到廣泛使用。下面簡(jiǎn)要地討論非線性ML和SIC接收機(jī)的原理，因?yàn)檫@些類型的接收機(jī)可以更有利地完成MIMO設(shè)置。
ML接收機(jī)應(yīng)用″ML規(guī)則″對(duì)一組重疊的MIMO符號(hào)進(jìn)行解調(diào)。ML規(guī)則用方程式(2)表達(dá)如下x^=argmin||Y-Hx||2x---(2)]]>其中x^=[x^0x^1...x^nT-1]T]]>是nT×1發(fā)射信號(hào)矢量的估計(jì)，Y＝[y0y1...ynR-1]T是nR×1接收信號(hào)矢量，H是nR×nT信道轉(zhuǎn)移矩陣，而x＝[x0x1...xnT-1]T是nT×1發(fā)射信號(hào)矢量。利用QAM調(diào)制， Y和x是復(fù)數(shù)調(diào)制符號(hào)的矢量。
利用ML規(guī)則，可能的MIMO符號(hào)x的數(shù)目等于MnT，其中M是所述調(diào)制星座中點(diǎn)數(shù)。例如，4×4 16 QAM系統(tǒng)(亦即，帶有nT＝nR＝4的16QAM系統(tǒng))有164＝65,536個(gè)可能的MIMO符號(hào)值。利用完全的ML搜索，符號(hào)值的數(shù)目與求解所執(zhí)行的計(jì)算次數(shù)成正比。因此，完全ML解調(diào)的一個(gè)重大缺點(diǎn)是，為了解調(diào)已經(jīng)利用高階調(diào)制方案調(diào)制的符號(hào)，要求大量的計(jì)算。
ML解映射的替代方案是利用SIC算法的解映射，諸如BLAST或V-BLAST算法(集體地稱作″BLAST算法″)。BLAST算法基于強(qiáng)制歸零或MMSE估算器，但有修改。利用BLAST算法技術(shù)，估計(jì)最強(qiáng)的符號(hào)(亦即，估計(jì)誤差方差最低的符號(hào))。然后對(duì)所述符號(hào)進(jìn)行解映射(亦即，所述估計(jì)矢量與最近的星座點(diǎn)相關(guān)，并求出與所述點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位)。然后將所得數(shù)據(jù)位解映射至調(diào)制符號(hào)，并把所述信道矩陣H應(yīng)用于重新調(diào)制后的信號(hào)。從接收矢量Y減去所得矢量。于是，x的尺寸縮小，刪除H列，對(duì)次最強(qiáng)的符號(hào)重復(fù)處理，直到所有重疊的符號(hào)都解映射為止。
與利用ML解映射相反，利用BLAST算法求解需要進(jìn)行的計(jì)算較少。但是，與ML解映射相比，BLAST算法的誤差傳播特性會(huì)造成性能下降。
本發(fā)明的實(shí)施例包括比完全ML解映射計(jì)算復(fù)雜性較少的解調(diào)和解映射方法。另外，本發(fā)明的實(shí)施例包括解調(diào)和解映射方法，可以比BLAST算法解調(diào)技術(shù)完成得較好。在這里不同的實(shí)施例的解調(diào)和解映射方法稱作″位層次″(BH)MIMO解映射方法。在這里使用術(shù)語″位層次″，是因?yàn)楸景l(fā)明的實(shí)施例利用某些調(diào)制的層次性特征，就是調(diào)制能以對(duì)所述分層結(jié)構(gòu)的自然順序，分解為基本調(diào)制的層次性序列。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可以應(yīng)用于QAM，以QPSK作為基本調(diào)制。但是，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例可以應(yīng)用于PAM，以BPSK作為基本調(diào)制。BHMIMO解映射方法，按照所述不同的實(shí)施例，在包括MIMO接收機(jī)的MIMO裝置內(nèi)進(jìn)行。
圖3是按照本發(fā)明實(shí)施例的能夠?qū)臻g多路復(fù)用的RF信號(hào)進(jìn)行接收和解調(diào)的MIMO裝置300的簡(jiǎn)化方框圖。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置300包括信息位目的地302、信道解碼器304、多路復(fù)用器306和多天線子系統(tǒng)308、310、312。盡管圖解說明了3個(gè)接收天線子系統(tǒng)308、310、312，但是在其他實(shí)施例中，可以包括較多或較少的天線子系統(tǒng)。
nR個(gè)天線子系統(tǒng)308、310、312中的每一個(gè)都接收RF信號(hào)322、324、326，RF信號(hào)322、324、326包括nT個(gè)發(fā)射信號(hào)(例如，圖2信號(hào)240、242、244)的不同的噪音重疊的衰落版本。然后，按照不同的實(shí)施例，每一個(gè)接收天線子系統(tǒng)308、310、312解調(diào)所接收的信號(hào)322、324、326，并應(yīng)用BH MIMO解映射技術(shù)。
在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)接收天線子系統(tǒng)308、310、312都包括天線314、解調(diào)器316、符號(hào)解映射器318和去交織器320。在另一個(gè)實(shí)施例中，符號(hào)解映射器和/或去交織器可以包括在接收機(jī)中解碼器304和多路復(fù)用器306之間，而不是在每一個(gè)天線子系統(tǒng)308、310、312內(nèi)。下面描述通過一個(gè)天線子系統(tǒng)308進(jìn)行的信號(hào)處理。要明白，其它天線子系統(tǒng)310、312可以同時(shí)進(jìn)行類似的處理。
天線314從無線信道接收RF信號(hào)。解調(diào)器316放大RF信號(hào)，將該信號(hào)從RF頻率降頻變換為中頻或基帶。解調(diào)器316還把所述信號(hào)從模擬域轉(zhuǎn)換為數(shù)字域(例如，利用FFT)。也可以執(zhí)行不同的濾波程序。
解調(diào)器316進(jìn)一步把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為一系列接收符號(hào)矢量表示。解調(diào)器體系結(jié)構(gòu)的這一部分取決于所使用的調(diào)制技術(shù)。例如，若用OFDM來解調(diào)所述符號(hào)，則每一個(gè)解調(diào)器316都可以包括串-并(S-to-P)轉(zhuǎn)換器(未示出)，所述串-并轉(zhuǎn)換器施加多個(gè)輸入樣值至FFT，產(chǎn)生OFDM子帶信道，產(chǎn)生若干矢量作為輸出矢量流。對(duì)于其它調(diào)制技術(shù)，諸如CDMA，例如，可以使用其它解調(diào)器體系結(jié)構(gòu)，如根據(jù)這里的描述本專業(yè)的技術(shù)人員顯而易見的。
符號(hào)解映射器318是符號(hào)處理元件，它接收所述接收符號(hào)矢量。按照下面詳細(xì)描述的本發(fā)明的不同實(shí)施例，根據(jù)這些矢量，符號(hào)解映射器318進(jìn)行BH MIMO解映射。BH MIMO解映射產(chǎn)生nTX 1發(fā)射信號(hào)矢量，該發(fā)射信號(hào)矢量表示為x^=[x^0x^1...x^nT-1].]]>在一個(gè)實(shí)施例中，符號(hào)解映射器318進(jìn)一步對(duì)估計(jì)的信號(hào)矢量進(jìn)行切片，以便獲得與切片矢量中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位。這些關(guān)于數(shù)據(jù)位值的″硬判決″被送到去交織器320并最后送到解碼器304。
在另一個(gè)實(shí)施例中，符號(hào)解映射器318代之以產(chǎn)生關(guān)于數(shù)據(jù)位值的″軟判決″，而且把這些軟判決以一組每位對(duì)數(shù)似然函數(shù)比率(LLR)、LLR的近似值或其它軟判決指示符的形式存儲(chǔ)在寄存器內(nèi)。這些軟判決值可以提供給解碼器304，后者進(jìn)行最后的位值確定。下面結(jié)合圖7-9詳細(xì)提供關(guān)于在不同實(shí)施例的BH MIMO解映射方法的細(xì)節(jié)。
在一個(gè)實(shí)施例中，去交織器320從符號(hào)解映射器318接收數(shù)據(jù)位值或軟數(shù)據(jù)位值。然后去交織器320反轉(zhuǎn)由所述發(fā)射機(jī)執(zhí)行的交錯(cuò)處理。去交錯(cuò)后的數(shù)據(jù)位值作為子流328被送到多路復(fù)用器306。
多路復(fù)用器306以一種與發(fā)射機(jī)所執(zhí)行的多路分解一致的方式把從不同的接收天線子系統(tǒng)308、310、312接收的多個(gè)子流328，330，332組合起來。結(jié)果得出數(shù)據(jù)位334的串行流，送到解碼器304。
在一個(gè)實(shí)施例中，解碼器304接收串行位流334。在一個(gè)替代的實(shí)施例中，解碼器304接收軟判決值(例如，LLR、LLR的近似值或其它軟判決值)。解碼可以包括例如FEC解碼和/或其它解碼技術(shù)。解碼器304執(zhí)行的處理取決于數(shù)據(jù)通過信道發(fā)射之前，在發(fā)射機(jī)中是如何編碼的(例如，圖2發(fā)射機(jī)200)。
信息位目的地302接收譯碼的位流336，它消耗、修改、存儲(chǔ)所述信息，和/或?qū)⑵浒l(fā)送到一個(gè)或多個(gè)不同的處理元件或裝置。信息位目的地302可以是(但不限于)例如裝置的MAC層。信息位目的地302可以包括例如一個(gè)或多個(gè)通用或?qū)Ｓ玫奶幚砥鳌Ｓ肐C、多芯片模塊、它們的組合或其它裝置。
按照不同的實(shí)施例，圖3接收機(jī)的體系結(jié)構(gòu)可以用來執(zhí)行BH MIMO解調(diào)和解映射。解調(diào)和解映射可以針對(duì)不同的調(diào)制星座類型進(jìn)行。例如(但不限于)不同的實(shí)施例可以用來對(duì)調(diào)制為PAM星座(例如，BPSK)或矩形QAM星座的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)和解映射，包括(但是不限于)QPSK、16 QAM、64 QAM、256 QAM等等。圖4-6分別圖解說明QPSK、16 QAM和64 QAM星座。這些圖不打算把不同的實(shí)施例的應(yīng)用限于圖解說明的星座，包括在此只是為了便于說明本發(fā)明的要點(diǎn)。
利用BPSK或QPSK調(diào)制，載波信號(hào)的相位根據(jù)要發(fā)射的數(shù)據(jù)值而改變。例如，可以通過在載波中產(chǎn)生180度相移來發(fā)射二進(jìn)制1，而可以用0度相移來表示二進(jìn)制0。在″正交振幅調(diào)制″和″正交相移鍵控″中術(shù)語″正交″來自根據(jù)要發(fā)射的數(shù)據(jù)的位值載波相移至四種可能的相位范圍(亦即，0-90度、90-180度、180-270度和270-360度)中的一個(gè)的能力。
圖4圖解說明四點(diǎn)QPSK星座圖案400。所述圖案中每一個(gè)點(diǎn)都駐留在四個(gè)象限402、404、406、408，而且每個(gè)點(diǎn)都可以用復(fù)數(shù)符號(hào)矢量表示。因?yàn)樗鲂亲ㄋ膫€(gè)點(diǎn)，所以，所述星座可以用來將四個(gè)雙位的組合編碼。對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定的點(diǎn)的雙位組合可以通過映射/解映射處理確定。例如，駐留在象限402的星座點(diǎn)可以對(duì)應(yīng)于雙位值″00″，如在圖4圖解說明的。圖4中與每一個(gè)星座點(diǎn)相關(guān)地圖解說明其它2位映射實(shí)例。
圖5圖解說明16 QAM星座圖案500。16 QAM調(diào)制使用不同的相移和振幅組合來產(chǎn)生圖案500，圖案500包括每象限502，504，506，508.四個(gè)點(diǎn)?？偣?6個(gè)點(diǎn)中的每一個(gè)都可以映射至特定的4位組合。在圖5中圖解說明與每一個(gè)星座點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的不同的4位映射。
圖6圖解說明64 QAM星座圖案600。64 QAM調(diào)制使用相移和振幅的不同的組合來產(chǎn)生圖案60O，圖案600包括每個(gè)象限602，604，606，608的16個(gè)點(diǎn)。在這種情況下，64個(gè)點(diǎn)中的每一個(gè)都可以映射至特定的6位組合。在圖6中，圖解說明與每一個(gè)星座點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的不同的6位映射。
下面將結(jié)合矩形QAM調(diào)制(例如，QPSK、16 QAM、64 QAM等)來描述各種不同實(shí)施例的方法和設(shè)備，盡管所述方法和設(shè)備也可以應(yīng)用于BPSK調(diào)制。參數(shù)m在這里用來指示調(diào)制次序。信號(hào)星座點(diǎn)數(shù)是4M。因而，m＝1是QPSK，m＝2是16 QAM，m＝3是64 QAM等等。
一個(gè)MIMO符號(hào)將發(fā)送nT4m位。可以按照方程式(3)把這些位排序?yàn)?m個(gè)矢量ik=ik,0···ik,nTand,qk=qk,0···qk,nT,k=0,...,m-1---(3)]]>按照方程式(4)定義QPSK矢量
xk(ik,qk)=(2ik,0-1)+j(2qk,0-1)···(2ik,nT-1-1)+j(2qk,nT-1-1)---(4)]]>在一個(gè)實(shí)施例中，QPSK矢量元素中的每一個(gè)都是±1±j。因此，所述QAM MIMO符號(hào)可以寫成方程式(5)x(i0，q0，...，im-1，qm-1)＝2m-1Δx0(i0，q0)+2m-2Δx1(i1，q1)+...+Δxm-1(im-1，qm-1)(5)其中2Δ是QAM星座的自由歐幾里得距離(就是說，最近近鄰星座點(diǎn)之間的距離)?？梢园迅鞣N不同的星座寫成這樣的格式，盡管實(shí)際的位映射涉及向i和q矢量的轉(zhuǎn)換。
各種不同實(shí)施例的方法包括一序列判決，后跟干擾抵消。但是，不像先有技術(shù)的SIC算法(它順序地解映射調(diào)制符號(hào))，所述各種不同實(shí)施例的方法執(zhí)行順序的元素搜索(例如，QPSK搜索)，以便解映射基本的調(diào)制符號(hào)x0，x1，x2...，(例如，QPSK符號(hào))的解映射矢量。換句話說，所述各種不同實(shí)施例的方法解調(diào)所有調(diào)制符號(hào)的高位，抵消干擾，以便降低調(diào)制階數(shù)，并重復(fù)所述處理直到調(diào)制階數(shù)減小至元素星座為止。
可以用以下偽代碼來表示本發(fā)明的各種不同的實(shí)施例的基本方法for(k＝-0；k＜m；k++){Y~k=12(Y~k-1-x~k-1);---(7)]]>x^k=argminQPSK vectors x||Y~k-Hx||2;---(8)]]>}將Y~-1=(2m-1Δ)-1Yandx^-1=0;---(6)]]>初始化。
其中 是在每一個(gè)搜索層次k上的接收信號(hào)矢量的縮放版本， 是在每一個(gè)搜索層次k上的QPSK矢量，H是信道轉(zhuǎn)移矩陣，而x是發(fā)射信號(hào)矢量。如下面將要更詳細(xì)描述的，方程式(6)代表初始化處理，方程式(7)抵消高次干擾和按比例縮放接收信號(hào)矢量數(shù)據(jù)，而方程式(8)代表層次k的QPSK搜索。
如上述算法所指出的，為了到達(dá)一定結(jié)果的搜索點(diǎn)數(shù)比利用完全的ML搜索時(shí)的搜索點(diǎn)數(shù)少得多。對(duì)于方程式(6-8)給出的基本算法，搜索點(diǎn)數(shù)大致是m4nT，相反完全的ML搜索的是4mnT。例如，對(duì)于nT＝4和m＝2(亦即，16 QAM)，完全的ML搜索將搜索65,536點(diǎn)。按照本發(fā)明實(shí)施例的基本搜索完成這一搜索將大致搜索512點(diǎn)。因此，利用本發(fā)明的不同的實(shí)施例的方法達(dá)到大大減少搜索點(diǎn)數(shù)的目的。
圖7圖解說明按照本發(fā)明實(shí)施例的16 QAM星座700內(nèi)單個(gè)接收矢量元素的BH MIMO解映射。盡管圖7是二維星座表示，但是應(yīng)該明白，所述圖描述將接收信號(hào)矢量Y的一個(gè)元素解映射的實(shí)例。
在MIMO系統(tǒng)中，接收信號(hào)矢量Y包括等于發(fā)射天線的數(shù)目的若干矢量元素。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，BH MIMO解映射方法涉及識(shí)別一個(gè)或多個(gè)象限，其內(nèi)定位了接收信號(hào)矢量Y的多個(gè)矢量元素。因此，實(shí)際的星座表示會(huì)具有多個(gè)復(fù)數(shù)尺寸，而圖7所示的只有一個(gè)復(fù)數(shù)尺寸。為描述清晰起見，以兩個(gè)實(shí)數(shù)尺寸和一個(gè)復(fù)數(shù)信號(hào)矢量元素圖解說明圖7。本專業(yè)的技術(shù)人員會(huì)明白，根據(jù)這里的描述，如何在概念上把圖7中的描寫擴(kuò)展到應(yīng)用于多元素解映射。
應(yīng)該明白，根據(jù)這里的描述，方程式(8)的QPSK矢量搜索包括尋找多維MIMO符號(hào)空間內(nèi)被信道矩陣H改變的最接近的QPSK矢量，而不僅僅一個(gè)元素的或元素間的最接近的QPSK矢量(例如，如在SIC中)。事實(shí)上，由于信道矩陣H中的串音元素，元素間的最小距離結(jié)果不大可能與方程式(8)的QPSK矢量解一致。本發(fā)明的要點(diǎn)想要包括多維星座空間內(nèi)接收信號(hào)矢量Y多個(gè)元素的解映射。盡管如此，圖7對(duì)于理解本發(fā)明要點(diǎn)的基本概念是有用的。
參見圖7，圖中示出16 QAM星座700，初始原點(diǎn)702大致示于星座的中心。所述星座被分成多個(gè)象限(例如，象限716)。用一些點(diǎn)(例如，點(diǎn)718)表示所述星座的符號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，符號(hào)在垂直和水平方向上被2Δ的自由歐幾里得距離704隔開。在其他實(shí)施例中，符號(hào)可以被不同的水平和/或垂直距離隔開。2Δ的值是為說明舉出的，不是限制。
接收信號(hào)矢量由箭頭706表示。為了便于描述，接收信號(hào)矢量706對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)矢量Y的一個(gè)元素。如圖7圖解說明的，矢量706指示位于接近符號(hào)718的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，在BH MIMO解映射方法的第一次疊代過程中，進(jìn)行第一層次QPSK搜索，以便確定緊靠接收信號(hào)矢量706的至少一個(gè)象限。對(duì)于第一層次QPSK搜索，″+″標(biāo)記708，710，712，714表示第一層次QPSK矢量2Δxo。在圖解說明的實(shí)例中，認(rèn)為與″+″標(biāo)記708對(duì)應(yīng)的QPSK矢量與所述第一層次搜索的結(jié)果一致?！?″標(biāo)記708標(biāo)識(shí)象限716。
然后，在一個(gè)實(shí)施例中，收縮所述搜索空間，以便減小包括所述識(shí)別的象限716內(nèi)定位的星座點(diǎn)的搜索空間720。減小的搜索空間可以用QPSK星座720表達(dá)，QPSK星座720具有位于所述星座720中心的新原點(diǎn)722。因?yàn)樗鲂亲呀?jīng)縮小為QPSK星座，所述星座點(diǎn)現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于QPSK矢量2Δx1。在一個(gè)實(shí)施例中，將這些矢量歸一化。
在一個(gè)實(shí)施例中，將接收信號(hào)矢量變換到新的原點(diǎn)722。向新原點(diǎn)的轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)于上述偽代碼方程式(7)的操作。另外，縮放接收信號(hào)矢量，以便使QPSK矢量歸一化。變換和縮放后的矢量表示為矢量724。
根據(jù)減小的搜索空間720以及變換和縮放后的矢量724，進(jìn)行更低層次的QPSK搜索，以便確定緊靠矢量724的至少一個(gè)子象限。在圖解說明的實(shí)例中，認(rèn)為與星座點(diǎn)726對(duì)應(yīng)的QPSK矢量與較低層次搜索的結(jié)果一致。因?yàn)檫@是最低層次的搜索(亦即，對(duì)應(yīng)于QPSK矢量的星座點(diǎn))，所以星座點(diǎn)726被標(biāo)識(shí)為解映射符號(hào)。
星座點(diǎn)726表示在減小的搜索空間720內(nèi)存在的一個(gè)點(diǎn)。因此，為了在全星座內(nèi)識(shí)別實(shí)際的符號(hào)，作出判斷，在原來的16 QAM星座700內(nèi)，星座點(diǎn)726對(duì)應(yīng)于所述符號(hào)。在圖解說明的實(shí)例中，星座點(diǎn)726對(duì)應(yīng)于符號(hào)718。因此，可以把接收信號(hào)矢量解映射至符號(hào)718。
如上面所描述的，圖7圖解說明16 QAM星座內(nèi)的BH MIMO解映射。所述實(shí)例可以擴(kuò)展至較低層次或較高水平的星座。例如，在64 QAM星座中，對(duì)于單一接收的矢量元素的第一層次QPSK搜索可以識(shí)別帶有16星座點(diǎn)的象限?？s小所述搜索空間以便識(shí)別象限，識(shí)別新的原點(diǎn)，變換和縮放數(shù)據(jù)，以及進(jìn)行第二層次的搜索。第二層次QPSK搜索可以識(shí)別帶有4個(gè)星座點(diǎn)的子象限。再一次把搜索空間縮小為識(shí)別的子象限，識(shí)別另一個(gè)新的原點(diǎn)，再一次變換和縮放數(shù)據(jù)，完成第三層次的QPSK搜索。第三層次QPSK搜索產(chǎn)生對(duì)最后的星座點(diǎn)的識(shí)別。確定原來的星座內(nèi)最后的點(diǎn)和符號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而所接收的矢量元素解映射到所識(shí)別的符號(hào)。根據(jù)這里的描述，如何把本發(fā)明要點(diǎn)擴(kuò)展到甚至更高層次的星座(例如，256QAM和更大)，對(duì)本專業(yè)的技術(shù)人員是顯而易見的。
上述搜索操作的序列只取決于QAM星座點(diǎn)的層次性屬性，而不取決于到那些點(diǎn)的位映射。但是，對(duì)于某些特定的位至調(diào)制符號(hào)映射，諸如在圖4-6中圖解說明的那些，在層次性搜索的每一層判定可以直接識(shí)別特定的位。
圖8是按照本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)行BH MIMO解映射的程序的流程圖。盡管把圖8的程序的各個(gè)操作圖解說明和描述為單獨(dú)的操作，但是可以同時(shí)進(jìn)行所述各個(gè)操作中的一個(gè)或多個(gè)。另外，不一定要以圖解說明的順序進(jìn)行所述操作。
在方框802通過進(jìn)行設(shè)置計(jì)算來開始所述方法。所述設(shè)置計(jì)算是H的函數(shù)。所述設(shè)置計(jì)算可以是一次性計(jì)算，在在對(duì)連續(xù)的MIMO矢量符號(hào)進(jìn)行解映射時(shí)，可能不重復(fù)所述設(shè)置計(jì)算，而且實(shí)際上可能不取決于有噪音的接收信號(hào)矢量Y。例如，在方程式(8)中，Hx值對(duì)于通過相同的信道H發(fā)射的所有符號(hào)和對(duì)于所有層次性搜索的所有層次都是相同的。因而，這些Hx值可以是一次算出并存儲(chǔ)以備重新使用。另外，方程式(8)中基本歐幾里得距離的數(shù)學(xué)操作導(dǎo)致所述表達(dá)式的替換的但等效的形式，這可以導(dǎo)致更有效的實(shí)現(xiàn)方案。方框802的設(shè)置計(jì)算可以支持這樣的變型。
在方框804中，多天線接收機(jī)(例如，MIMO接收機(jī))產(chǎn)生復(fù)數(shù)解調(diào)符號(hào)的接收信號(hào)矢量Y，其中Y的每一個(gè)元素都對(duì)應(yīng)于截然不同的接收天線，每一個(gè)元素都指出nT個(gè)發(fā)射信號(hào)的衰落版本的重疊。
在方框806中，循環(huán)變量k被初始化到0值。循環(huán)變量k用來通過QPSK搜索的各種不同層次，并用來指示何時(shí)應(yīng)該結(jié)束所述循環(huán)(例如，當(dāng)完成最低層次的QPSK搜索時(shí))。
另外，在方框806，通過定義頂層QPSK矢量x^k=0]]>來把第一QPSK搜索的搜索空間初始化至頂層分層結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，頂層分層結(jié)構(gòu)包括全星座。例如，若發(fā)射矢量x的各元素對(duì)應(yīng)于16 QAM星座，則把搜索空間初始化到16 QAM星座，其原點(diǎn)大致在星座的中心。
在方框808，進(jìn)行層次k的QPSK搜索以便找出 在一個(gè)實(shí)施例中，按照上面方程式(8)進(jìn)行層次k的QPSK搜索。至少暫時(shí)性存儲(chǔ)所述搜索的結(jié)果。
然后在方框810確定，是否k＝m-1，其中m是調(diào)制階數(shù)(例如，QPSK為m＝1，16 QAM為m＝2，16 QAM為m＝等)。然后如果不是這樣，則在方框812把接收信號(hào)矢量Y內(nèi)的數(shù)據(jù)元素變換至新的原點(diǎn)并進(jìn)行縮放，以便對(duì)應(yīng)于基本上包括在方框808識(shí)別的一個(gè)或多個(gè)象限的縮小的搜索空間。使所述數(shù)據(jù)矢量歸一化，以便利用±1符號(hào)進(jìn)行下一個(gè)QPSK搜索。結(jié)果得出縮放后的接收信號(hào)矢量 在方框814，循環(huán)變量k加一，并且所述程序疊代。具體地說，重復(fù)方框808，在其過程中在所述縮小了的搜索空間內(nèi)完成層次k的QPSK搜索以找出新的 重復(fù)方框808，810，812和814，直到在方框810確定k＝m-1為止。此刻，在方框816，所述搜索的結(jié)果是根據(jù)所進(jìn)行的最低層次的QPSK搜索產(chǎn)生的，于是所述方法結(jié)束。
在一個(gè)實(shí)施例中，搜索結(jié)果包括″硬判決″。硬判決對(duì)應(yīng)于特定的指示，其中位值對(duì)應(yīng)于最低層次的QPSK搜索中識(shí)別的符號(hào)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生″軟判決″，它由解碼器(例如，圖3的304)用來產(chǎn)生所述位值的最后確定。
在一個(gè)實(shí)施例中，軟判決包括一組LLR或LLR的近似值(例如，下面描述的差異最小距離規(guī)則(difference-min-distance rule)或等效的計(jì)算)。
近似于精確(對(duì)數(shù)-映射(log-MAP))LLR計(jì)算是稱作″差異最小差異″規(guī)則的規(guī)則。所述近似值是在應(yīng)用精確的對(duì)數(shù)似然函數(shù)公式時(shí)從所謂log-MAX近似值推演出來的。對(duì)于給定的位bx，所述規(guī)則由方程式(9)給出LLR(bx)=12σn2{argminx:bx=0||Y-Hx||2-argmin||Y-Hx||2x:bx=1}---(9)]]>其中σn是矢量Y每元件的相加性噪音方差。
按照本實(shí)施例，求出argminx:bx=0/1||Y-Hx||2]]>值并且將其作為QPSK子搜索的一部分存儲(chǔ)(例如，在寄存器中)。所述結(jié)果是，應(yīng)用于方程式(9)的一些最后值是真實(shí)的QAM星座點(diǎn)，而有些是來自高階QPSK的搜索結(jié)果。但是，最低層次的搜索檢查最近近鄰點(diǎn)。因此，可以在最近近鄰替代LLR上提高這些實(shí)施例的準(zhǔn)確性。當(dāng)位值替換不是最近近鄰時(shí)，所述LLR值較大，而在這些情況下，解碼處理對(duì)近似誤差不敏感。
圖8的流程圖表示按照一個(gè)實(shí)施例的基本BH MIMO解映射方法。在所述層次性搜索的每一層，進(jìn)行單一QPSK矢量搜索。在其他實(shí)施例中，所述算法擴(kuò)展到包括若干種樹搜索技術(shù)中的任何一種，其中可以在疊代過程中進(jìn)行多次QPSK搜索。
樹搜索算法是已知的，盡管它們沒有應(yīng)用在本發(fā)明要點(diǎn)的上下文中。在一個(gè)實(shí)施例中，把M算法樹搜索包括在QPSK搜索的一個(gè)或多個(gè)層次，在其過程中識(shí)別″M″個(gè)最佳QPSK矢量，因?yàn)榘ㄔ谒龊罄m(xù)疊代(有的話)的縮小了的搜索空間中；就是說，所述M個(gè)QPSK矢量帶有最小歐幾里得距離值‖Y-Hx‖。在另一個(gè)實(shí)施例中，把T算法樹搜索引入到QPSK搜索的一個(gè)或多個(gè)層次中，認(rèn)為在其過程中那些其歐幾里得距離值落在最佳QPSK的閾值T范圍內(nèi)的QPSK矢量包括在用于后續(xù)疊代(有的話)的縮小了的搜索空間中。
圖9是樹形圖900的實(shí)例，它描述可以包括在本發(fā)明的不同的實(shí)施例的樹搜索算法。樹形圖900包括3個(gè)層次902，904，906。在樹的根910，進(jìn)行最高層次QPSK搜索，以便相對(duì)于接收的搜索矢量Y識(shí)別W個(gè)可能的QPSK搜索值。W表示在每一層可能的搜索值的數(shù)目或″分支″的數(shù)目。因此，對(duì)于層次902上初始的QPSK搜索，W＝4nT。例如，若有nT＝3個(gè)發(fā)射天線，則所述樹上每節(jié)點(diǎn)有64條分支。圖9圖解說明每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有4條分支的情況。
在層次904，初始的QPSK搜索結(jié)果存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)911、912、913、914上。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于縮放后的QPSK星座的一個(gè)象限。在每個(gè)象限內(nèi)，按照不同的實(shí)施例，有可能進(jìn)行較低層次的QPSK搜索。因此，四分支從每一個(gè)節(jié)點(diǎn)911、912、913、914擴(kuò)展，而且在所述層次上樹寬度W＝16。
此刻，有可能″修剪″所述分支以減少搜索。對(duì)于M算法，例如，有可能選擇M個(gè)最佳的節(jié)點(diǎn)。對(duì)于T算法，選定的節(jié)點(diǎn)包括帶有最佳值的節(jié)點(diǎn)，而任何節(jié)點(diǎn)都具有落在最佳節(jié)點(diǎn)值的閾值T內(nèi)的值。對(duì)與選定節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分支繼續(xù)所述搜索，并修剪剩余的分支(亦即，在相應(yīng)的象限內(nèi)不繼續(xù)搜索)。
例如，若以M＝2進(jìn)行M算法樹搜索，而節(jié)點(diǎn)912和913包括兩個(gè)最佳值，則搜索空間縮小為兩個(gè)相應(yīng)的象限。在這些象限中間每一個(gè)內(nèi)，利用已經(jīng)相應(yīng)地變換和縮放的數(shù)據(jù)進(jìn)行另外的QPSK搜索。產(chǎn)生八個(gè)搜索結(jié)果值，它們存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)915，916，917，918，919，920，921和922。假定這是最低層搜索，則可以確定最佳結(jié)果。
利用樹搜索技術(shù)，可以對(duì)在任何或所有搜索層次上的較低層次QPSK搜索維持一個(gè)或多個(gè)分支。分別對(duì)于M算法和T算法搜索，在每一個(gè)搜索層次上所述M或T的值可能是相同的，或它可以在每一層次上改變。例如，利用M算法，在最高層次QPSK搜索過程中M的值可以等于2，而且對(duì)于每一個(gè)后續(xù)的較低層次的搜索，所述數(shù)值可以減少至1。在其他實(shí)施例中，可以把其它類型的樹搜索算法包括在所述搜索算法中，如根據(jù)這里的描述本專業(yè)的技術(shù)人員顯而易見的。
可以在數(shù)學(xué)上描述按照各種不同實(shí)施例的擴(kuò)展的算法。令 表示層次k的搜索的有序結(jié)果，如方程式(10)給出的||Y~k-Hx^k(0)||2≤||Y~k-Hx^k(1)||2≤...---(10)]]>然后在層次k+1上對(duì)所有層次k的解 進(jìn)行QPSK搜索，以滿足方程式(11)||Y~k-Hx^k(l)||2≤γ||Y~k-Hx^k(l)||2---(11)]]>其中y是在T算法中使用的寬度參數(shù)。增大y的值就會(huì)展寬搜索空間。這展寬后的算法可以看作是樹搜索，包括跳轉(zhuǎn)和修剪方面。
因而，已經(jīng)描述了用于解調(diào)和解映射MIMO符號(hào)的方法和設(shè)備的不同的實(shí)施例。本發(fā)明要點(diǎn)可以在不同的實(shí)施例中，在若干種不同類型的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，包括WLAN系統(tǒng)、其它無線網(wǎng)絡(luò)、地面蜂窩電話、衛(wèi)星蜂窩電話、無線電臺(tái)系統(tǒng)、尋呼系統(tǒng)及其他類型的系統(tǒng)。對(duì)于本專業(yè)的普通技術(shù)人員，其它實(shí)施例將是顯而易見的。
本發(fā)明要點(diǎn)不應(yīng)解釋為限于任何特定的體系結(jié)構(gòu)或功能元素的組合或集成電路。本發(fā)明要點(diǎn)的使用是極其靈活的，容易適合于用來實(shí)現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)的任何電子系統(tǒng)。附圖中描繪的系統(tǒng)和裝置僅僅是可以使用本發(fā)明要點(diǎn)的電子系統(tǒng)和裝置的實(shí)例而已。
利用本公開，本專業(yè)的技術(shù)人員將明白附圖中出現(xiàn)的設(shè)備簡(jiǎn)圖的許多變型。例如，盡管描述和圖解說明在使用4×4 16 QAM調(diào)制的系統(tǒng)中所述實(shí)施例的應(yīng)用，但是本發(fā)明的實(shí)施例也可以用于使用許多其它調(diào)制方案的系統(tǒng)中。例如，所述信號(hào)可以是PAM調(diào)制或M-PSK調(diào)制的。
本發(fā)明要點(diǎn)的不同的結(jié)構(gòu)可以按照本專業(yè)的技術(shù)人員已知的任何不同的元件和方法實(shí)現(xiàn)。在兩個(gè)圖解說明結(jié)構(gòu)之間可能會(huì)有中間的結(jié)構(gòu)(例如，放大器、衰減器、混頻器、多路復(fù)用器、反相器、緩沖區(qū)等)或信號(hào)。某些導(dǎo)體可能不是連續(xù)的，如圖解說明的，但是它們可以是通過中間結(jié)構(gòu)斷開的。附圖中框的邊緣只是為了便于圖解說明而給出的。實(shí)際的裝置不會(huì)包括這樣定義的邊界。另外，圖解說明的元素的相對(duì)布局并不暗示實(shí)際的相對(duì)布局。
這里描述的不同的程序可以用硬件、固件或軟件實(shí)現(xiàn)。軟件實(shí)現(xiàn)可以使用微代碼、匯編語言代碼或較高級(jí)語言代碼。在執(zhí)行過程中或在其它時(shí)間，所述代碼可以存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)易失性或非易失性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。這些計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括硬盤、可換磁盤、可換光盤、盒式磁帶、閃存存儲(chǔ)器卡、數(shù)字視頻盤、Bernoulli磁帶盒、隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)等等。
上面對(duì)具體的實(shí)施例的描述充分地揭示本發(fā)明要點(diǎn)的一般屬性，使其他人在不脫離所述一般概念的情況下，可以通過應(yīng)用當(dāng)前的知識(shí)，容易地改變和/或使之適應(yīng)不同的用途。因此，這樣的適應(yīng)和修改都在所公開的實(shí)施例的意義和等效范圍內(nèi)。在這里使用的措詞或術(shù)語都是為了描述的目的，而不是限制性的。因此，本發(fā)明要點(diǎn)顯然只受權(quán)利要求書及其等效物限制。
要強(qiáng)調(diào)，摘要是遵循37C.F.R.§1.72(b)提供的，它要求摘要能使讀者確定本技術(shù)公開的屬性和要點(diǎn)。摘要是在理解它不會(huì)被用來理解或限制權(quán)利要求書的范圍或意義的情況下提交的。
在以上的詳細(xì)描述中，往往把不同的特征一起分在單一實(shí)施例中，達(dá)到使本公開合理化的目的。這種公開方法不要被解釋為反映這樣一個(gè)意圖，即要求保護(hù)的要點(diǎn)的實(shí)施例需要比每一個(gè)權(quán)項(xiàng)中明確指出的更多的特征。而是，如以下權(quán)利要求書所反映的，本發(fā)明要點(diǎn)在于少于公開的單一實(shí)施例的所有特征。因而，把以下權(quán)利要求書包括在詳細(xì)說明中，每個(gè)權(quán)項(xiàng)都是作為單獨(dú)的推薦實(shí)施例獨(dú)立自主的。
權(quán)利要求
1.一種方法包括對(duì)包括多個(gè)元素的接收信號(hào)矢量的最高階基本調(diào)制進(jìn)行第一次基本搜索，其中在第一搜索空間內(nèi)進(jìn)行所述第一次基本搜索并產(chǎn)生基本調(diào)制符號(hào)的識(shí)別矢量；把所述接收信號(hào)矢量變換到對(duì)應(yīng)于所述識(shí)別的矢量的新原點(diǎn)，產(chǎn)生變換后的接收信號(hào)矢量；以及對(duì)所述變換后的接收信號(hào)矢量進(jìn)行后續(xù)基本搜索，其中在由所述識(shí)別的矢量定義的縮小的搜索空間內(nèi)進(jìn)行所述后續(xù)基本搜索，并且其中所述后續(xù)基本搜索產(chǎn)生基本的調(diào)制符號(hào)的下一個(gè)識(shí)別矢量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中利用正交振幅調(diào)制對(duì)所述接收信號(hào)矢量進(jìn)行調(diào)制，而正交相移鍵控是基本調(diào)制。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中利用脈沖振幅調(diào)制對(duì)所述接收信號(hào)矢量進(jìn)行調(diào)制，而二進(jìn)制相移鍵控是基本調(diào)制。
4.一種方法包括對(duì)包括多個(gè)元素的接收信號(hào)矢量進(jìn)行第一正交相移鍵控(QPSK)搜索，其中所述第一QPSK搜索是在第一搜索空間內(nèi)進(jìn)行的并產(chǎn)生識(shí)別的QPSK矢量；把所述接收信號(hào)矢量變換為對(duì)應(yīng)于所述識(shí)別的QPSK矢量的新原點(diǎn)，產(chǎn)生變換后的接收信號(hào)矢量；以及對(duì)所述變換后的接收信號(hào)矢量進(jìn)行后續(xù)QPSK搜索，其中所述后續(xù)QPSK搜索是在由所述識(shí)別的QPSK矢量定義的縮小的搜索空間內(nèi)進(jìn)行的，并且其中所述后續(xù)QPSK搜索產(chǎn)生下一個(gè)識(shí)別的QPSK矢量。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中還包括產(chǎn)生接收信號(hào)矢量，其中所述多個(gè)元素中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于由多輸入多輸出接收天線陣列的多根接收天線之一接收的信號(hào)。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中還包括在進(jìn)行所述后續(xù)QPSK搜索之前，按比例縮放所述變換后的接收信號(hào)矢量。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中還包括重復(fù)變換所述變換后的接收信號(hào)矢量的步驟；以及重復(fù)進(jìn)行所述后續(xù)QPSK搜索的步驟，直到所述后續(xù)QPSK搜索產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于星座點(diǎn)的下一個(gè)識(shí)別的QPSK矢量為止。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中還包括把樹搜索算法引入到所述第一QPSK搜索和所述后續(xù)QPSK搜索中的任一個(gè)或兩個(gè)中，以便產(chǎn)生用來定義所述縮小的搜索空間的多個(gè)識(shí)別的QPSK矢量。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中引入所述樹搜索算法的步驟包括把M算法樹搜索引入到QPSK搜索中。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中引入所述樹搜索算法的步驟包括把T算法樹搜索引入到QPSK搜索中。
11.如權(quán)利要求4所述的方法，其中還包括產(chǎn)生包括供解碼器使用的至少一個(gè)軟判決的搜索結(jié)果。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中產(chǎn)生所述搜索結(jié)果的步驟包括以一組對(duì)數(shù)似然函數(shù)比率或?qū)?shù)似然函數(shù)比率的近似值的形式產(chǎn)生所述至少一個(gè)軟判決。
13.如權(quán)利要求4所述的方法，其中還包括產(chǎn)生包括對(duì)應(yīng)于被識(shí)別為最低層次搜索結(jié)果的QPSK矢量的各解映射的位值的搜索結(jié)果。
14.一種方法包括對(duì)包括多個(gè)元素的接收信號(hào)矢量Y進(jìn)行第一正交相移鍵控(QPSK)搜索，其中所述第一QPSK搜索是在第一搜索空間內(nèi)進(jìn)行的并產(chǎn)生識(shí)別的QPSK矢量；以及根據(jù)所述識(shí)別的QPSK矢量抵消高次干擾并且根據(jù)Y~k=12(Y~k-1-x^k-1)]]>按比例縮放所述接收信號(hào)矢量?jī)?nèi)的多個(gè)元素，其中 是在搜索層次k上所述接收信號(hào)矢量的按比例縮放的版本，而 是在搜索層次k上的QPSK矢量，并且按照下式進(jìn)行層次k的QPSK搜索x^k=argminQPSK vectors x||Y~k-Hx||2]]>其中H是信道轉(zhuǎn)移矩陣，而x是發(fā)射信號(hào)矢量，直到縮小的搜索空間對(duì)應(yīng)于QPSK星座為止。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中還包括把樹搜索算法引入到所述第一QPSK搜索和所述層次k的QPSK搜索中的任一個(gè)或兩個(gè)，以便產(chǎn)生用來定義所述縮小的搜索空間的多個(gè)識(shí)別的QPSK矢量。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中還包括產(chǎn)生包括供解碼器使用的至少一個(gè)軟判決的搜索結(jié)果。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中產(chǎn)生所述搜索結(jié)果的步驟包括以一組對(duì)數(shù)似然函數(shù)比率或?qū)?shù)似然函數(shù)比率的近似值的形式產(chǎn)生所述至少一個(gè)軟判決。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中還包括產(chǎn)生包括對(duì)應(yīng)于被識(shí)別為最低層次搜索結(jié)果的QPSK矢量的各解映射的位值的搜索結(jié)果。
19.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，具有存儲(chǔ)于其上的用于執(zhí)行一種方法的程序指令，當(dāng)在多輸入多輸出裝置內(nèi)執(zhí)行所述方法時(shí)，所述方法產(chǎn)生以下結(jié)果對(duì)包括多個(gè)元素的接收信號(hào)矢量進(jìn)行第一正交相移鍵控(QPSK)搜索，其中所述第一QPSK搜索是在第一搜索空間內(nèi)進(jìn)行的并產(chǎn)生識(shí)別的QPSK矢量；把所述接收信號(hào)矢量變換到對(duì)應(yīng)于所述識(shí)別的QPSK矢量的新原點(diǎn)，產(chǎn)生變換后的接收信號(hào)矢量；以及對(duì)所述變換后的接收信號(hào)矢量進(jìn)行后續(xù)QPSK搜索，其中所述后續(xù)QPSK搜索是在由所述識(shí)別的QPSK矢量定義的縮小的搜索空間內(nèi)進(jìn)行的，并且其中所述后續(xù)QPSK搜索產(chǎn)生下一個(gè)識(shí)別的QPSK矢量。
20.如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中執(zhí)行所述方法還產(chǎn)生以下結(jié)果把樹搜索算法引入到所述第一QPSK搜索和所述后續(xù)QPSK搜索中的任一個(gè)或兩個(gè)，以便產(chǎn)生用來定義所述縮小的搜索空間的多個(gè)識(shí)別的QPSK矢量。
21.如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中執(zhí)行所述方法還產(chǎn)生以下結(jié)果產(chǎn)生包括供解碼器使用的至少一個(gè)軟判決的搜索結(jié)果。
22.如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中執(zhí)行所述方法還產(chǎn)生以下結(jié)果產(chǎn)生包括對(duì)應(yīng)于被識(shí)別為最低層次搜索結(jié)果的QPSK矢量的各解映射的位值的搜索結(jié)果。
23.一種設(shè)備包括可以用來接收多個(gè)接收信號(hào)的多根接收天線；以及符號(hào)處理單元，所述符號(hào)處理單元可以用來對(duì)包括與所述多個(gè)接收信號(hào)對(duì)應(yīng)的多個(gè)元素的接收信號(hào)矢量進(jìn)行第一正交相移鍵控(QPSK)搜索，其中所述第一QPSK搜索是在第一搜索空間內(nèi)進(jìn)行的并產(chǎn)生識(shí)別的QPSK矢量；把所述接收信號(hào)矢量變換到對(duì)應(yīng)于所述識(shí)別的QPSK矢量的新原點(diǎn)，產(chǎn)生變換后的接收信號(hào)矢量；以及對(duì)所述變換后的接收信號(hào)矢量進(jìn)行后續(xù)QPSK搜索，其中所述后續(xù)QPSK搜索是在由所述識(shí)別的QPSK矢量定義的縮小的搜索空間內(nèi)進(jìn)行的，并且其中所述后續(xù)QPSK搜索產(chǎn)生下一個(gè)識(shí)別的QPSK矢量。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中所述符號(hào)處理單元還可以用來把樹搜索算法引入到所述第一QPSK搜索和所述后續(xù)QPSK搜索中的任一個(gè)或兩個(gè)，以便產(chǎn)生用來定義所述縮小的搜索空間的多個(gè)識(shí)別的QPSK矢量。
25.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中所述符號(hào)處理單元還可以用來產(chǎn)生包括解碼器用的至少一個(gè)軟判決的搜索結(jié)果。
26.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中所述符號(hào)處理單元還可以用來產(chǎn)生包括對(duì)應(yīng)于被識(shí)別為最低層次搜索結(jié)果的QPSK矢量的各解映射的位值的搜索結(jié)果。
27.一種多輸入多輸出通信裝置包括可以用來接收多個(gè)接收信號(hào)的多根接收天線；以及符號(hào)處理單元，可以用來對(duì)包括對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)接收信號(hào)的多個(gè)元素的接收信號(hào)矢量進(jìn)行第一正交相移鍵控(QPSK)搜索，其中所述第一QPSK搜索是在第一搜索空間內(nèi)進(jìn)行的并產(chǎn)生識(shí)別的QPSK矢量；把所述接收信號(hào)矢量變換到對(duì)應(yīng)于所述識(shí)別的QPSK矢量的新原點(diǎn)，產(chǎn)生變換后的接收信號(hào)矢量；以及對(duì)所述變換后的接收信號(hào)矢量進(jìn)行后續(xù)QPSK搜索，其中所述后續(xù)QPSK搜索是在由所述識(shí)別的QPSK矢量定義的縮小的搜索空間內(nèi)進(jìn)行的，并且其中所述后續(xù)QPSK搜索產(chǎn)生下一個(gè)識(shí)別的QPSK矢量。
28.如權(quán)利要求27所述的多輸入多輸出通信裝置，其中所述符號(hào)處理單元還可以用來把樹搜索算法引入到所述第一QPSK搜索和所述后續(xù)QPSK搜索中的任一個(gè)或兩個(gè)，以便產(chǎn)生用來定義所述縮小的搜索空間的多個(gè)識(shí)別的QPSK矢量。
29.如權(quán)利要求27所述的多輸入多輸出通信裝置，其中所述符號(hào)處理單元還可以用來產(chǎn)生包括供解碼器使用的至少一個(gè)軟判決的搜索結(jié)果。
30.如權(quán)利要求27所述的多輸入多輸出通信裝置，其中所述符號(hào)處理單元還可以用來產(chǎn)生包括對(duì)應(yīng)于被識(shí)別為最低層次搜索結(jié)果的各解映射的位值的搜索結(jié)果。
全文摘要
在多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中，多根接收天線產(chǎn)生接收信號(hào)矢量Y，接收信號(hào)矢量Y包括每一個(gè)接收天線中的元素。在MIMO接收機(jī)內(nèi)進(jìn)行的解映射方法的實(shí)施例中，在包括符號(hào)點(diǎn)的全星座的搜索空間內(nèi)進(jìn)行正交相移鍵控(QPSK)搜索。根據(jù)QPSK搜索的結(jié)果，搜索空間被縮小到小于全部象限，并將接收信號(hào)矢量數(shù)據(jù)按比例縮放并將其變換到所述縮小了的搜索空間。進(jìn)行較低層次的QPSK搜索并重復(fù)所述過程，直到調(diào)制階數(shù)縮小到QPSK星座為止。然后可以把與所述搜索結(jié)果對(duì)應(yīng)的硬或軟判決傳送給解碼器。
文檔編號(hào)H04L27/34GK1902867SQ200480039175
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
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