專利名稱：最小均方誤差軟干擾抵消的方法、信號檢測器和接收機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信領域，尤其涉及最小均方誤差軟干擾抵消技術。
背景技術：
多入多出(MIMO)系統(tǒng)在發(fā)送端和接收端分別采用多副發(fā)送天線和接收天線，這樣能在不增加帶寬的前提下，提高系統(tǒng)的信道容量，同時獲得發(fā)送和接收分集增益，提高傳輸可靠性，因此成為下一代無線通信的主要發(fā)展方向。
為了充分利用MIMO系統(tǒng)的巨大潛力，必須采用迭代(Turbo)接收檢測技術。在迭代接收檢測過程中，信號檢測器能夠實現軟入/軟出(soft-in/soft-out，SISO)，即同時接受信道譯碼器關于編碼比特對數似然比(log-likelihood ratio，LLR)和經過接收機射頻前端處理后到基帶的多天線接收信號矢量，以及估計得到的MIMO信道衰落系數矩陣。誤碼率(Bit Error Rate，BER)性能最優(yōu)意義下的SISO信號檢測器是最大似然(maximum likelihood，ML)信號檢測器，但其復雜度隨著天線數目和調制星座圖的大小成指數增長，無法實際應用。因此，目前廣泛采用最小均方誤差(Minimum Mean Squared Error，MMSE)意義下最優(yōu)的軟入軟出最小均方誤差軟干擾對消的多入多出(SISO MMSE SoftInterference Cancellation MIMO，SISO MMSE SIC MIMO)信號檢測器。
與本發(fā)明相關的現有技術一提供了一種MIMO系統(tǒng)，其結構如圖1所示，包括發(fā)射機側的信源101、信道編碼器102、第一交織器103、調制映射單元104和發(fā)射天線105；以及接收機側的接收天線106、SISO MMSE SIC MIMO信號檢測器107、解交織器108、信道譯碼器109、硬判決器110、信宿111和第二交織器112。其工作原理如下步驟S101，信源101輸出二進制比特流u，所述比特流u經信道編碼器102進行編碼處理和第一交織器103進行交織處理后，得到比特流b，然后將所述比特流b輸入調制映射單元104進行調制映射處理，得到發(fā)射基帶信號矢量s，然后通過發(fā)射天線105發(fā)送出去；步驟S102，發(fā)射信號經空間信道到達接收天線106。所述發(fā)射信號經空間信道傳輸后，會衰減。
步驟S103，所述接收天線106接收到信號后，加上等效基帶加性高斯白噪聲(Additive White Gaussian Noise，AWGN)矢量n，進行處理后得到基帶接收信號矢量y。
假設發(fā)射天線數量為NT，接收天線數量為NR，比特流經空間信道傳輸后的系統(tǒng)等效基帶信道衰落系數矩陣為H，則接收機的基帶接收信號矢量y可以表示為如公式[1]所示的函數y=Hs+n=Σi=1NThisi+n]]>……………………………公式[1]公式[1]中的H具體如公式[2]所示 …………公式[2]公式[2]中的hi，j表示從第j根發(fā)射天線到第i根接收天線的系統(tǒng)等效基帶信道衰落系數。
公式[1]中的s為發(fā)射基帶信號矢量。hi表示第i根發(fā)射天線到所有NR根接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。si表示第i根天線發(fā)射的信號，也就是第i個信號。公式[1]中的n為NR根接收天線的AWGN矢量，其滿足如公式[3]所示的關系n=n1···nNRT]]>………………………………………公式[3]公式[3]中的ni表示第i根接收天線的AWGN，并且滿足E{nnH}=σn2INR]]>的關系，其中的運算符號E{}表示統(tǒng)計平均。
步驟S104，將所述信號y輸入到所述SISO MMSE SIC MIMO信號檢測器107，所述信號檢測器107利用MMSE濾波器的算法對輸入的矢量y進行計算，輸出編碼比特的外比特對數似然比Le(b)。
SISO MMSE SIC MIMO信號檢測器107的具體處理過程如下第一步定義發(fā)射機發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si的均值為E{si}，如公式[4]所示E{si}=Σcn∈Ccnp{si=cn}]]>……………………………公式[4]其中cn表示M階調制信號集合中某一信號點；p{si＝cn}表示發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si為cn的概率；其中的運算符 表示對符號集合c中的所有元素求和。
定義發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si的能量為ESi，其滿足公式[5]的關系ESi=Σcn∈C|cn|2p{si=cn}]]>…………………………………公式[5]公式[5]中的符號||表示取復數模運算。
定義p{si＝cn}是由信道譯碼器反饋的關于編碼比特的先驗概率。在初始檢測階段，假設為等概率，則滿足如公式[6]所示的關系p(si=cn)=12M,i=1,···,NT;n=0,1,···,2M-1]]>…………公式[6]其中，公式[6]中的M為與調制方式有關的常數。
第二步利用所得到的E{si}和ESi計算信號檢測器中采用的最小均方誤差(MMSE)濾波器系數矢量；以及，利用所得到的E{si}以及接收機的基帶接收信號矢量y計算除了第i根發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號外的其它發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號進行軟干擾對消(SIC)處理后得到的信號矢量。
定義發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si的方差為var{si}，并且滿足公式[7]的關系var{si}=ESi-(E{si})]]>=Σcn∈C|cn|2p{si=cn}-(Σcn∈Ccnp{si=cn}2)]]>………………公式[7]定義接收機中的信號檢測器中采用的最小均方誤差(MMSE)濾波器系數矢量為Wi，在不同的檢測器中Wi取不同的值。其中，在SISO MMSE SIC MIMO信號檢測器中，所述Wi滿足公式[8]所示的關系Wi=ESi[Σj=1,j≠iNThjhjHvar{sj}+hihiHESi+σn2INR]-1hi]]>………公式[8]定義yi是對除了第i根發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號外的其它發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號進行軟干擾對消(SIC)處理后得到的信號矢量，簡稱為接收機經SIC處理后得到的第i根發(fā)射天線的信號，其表達式如公式[9]所示yi=y-Σj=1,j≠iNThjE{sj}]]>………………………………公式[9]第三步，利用所得到的Wi、yi以及對應第i根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量的NR×1的矢量hi，計算信號檢測器中的先驗概率。
定義信號檢測器估計的第i根發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號si對應的估計值為i，并且滿足公式[10]的關系s^i=WiHyi=μisi+ηi]]>……………………………公式[10]其中μi滿足如公式[11]所示的關系μi=WiHhi]]>……………………………………………公式[11]ηi的方差滿足公式[12]的關系
σηi-MMSE2=μiEsi-μi2Esi]]>……………………………………公式[12]定義先驗概率為p{s^i|si=cn},]]>其滿足公式[13]所示的關系p{s^i|si=cn}=1πσηi2exp{-|s^i-μicn|2σηi2}]]>……………………公式[13]第四步利用得到的先驗概率計算輸出的編碼比特的外比特對數似然比Le(b)。
對應所述SISO MMSE SIC MIMO信號檢測器得到的第i根發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號的第k個編碼比特bi，k，定義由信號檢測器輸出的該編碼比特的外比特對數似然比(Extrinsic bit LLR)為Le(bi，k)。在SISO MMSE SIC MIMO信號檢測器中，Le(bi，k)滿足公式[14]的關系Le(bi,k)=lnΣ∀cn∈C,cn,k=1p{s^i|si=cn}Πj=1,j≠klog2(M)p(bi,j=cn,j)Σ∀cn∈C,cn,k=0p{s^i|si=cn}Πj=1,j≠klog2(M)p(bi,j=cn,j)]]>……公式[14]公式[14]中運算符ln()表示取自然對數，符號Πj=1,j≠klog2(M)p(bi,j=cn,j)]]>式表示映射為調制符號cn的除了第k個比特外的其它比特概率的乘積，其值由信道譯碼器反饋得到，初始檢測階段設為0.5。
經過上述計算，得到第i根發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號的第k個編碼比特bi，k的外比特對數似然比Le(bi，k)。
對于第i根發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號的其它編碼比特，同樣可以參考公式[14]得到對應的編碼比特的外比特對數似然比。這樣就能夠得到第i根發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號的所有編碼比特對應的編碼比特的外比特對數似然比。
對于其它發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號的編碼比特，同樣可以參考上述方法得到對應的編碼比特的外比特對數似然比。
這樣所述SISO MMSE SIC MIMO信號檢測器最終輸出所有發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號的所有編碼比特對應的編碼比特的外比特對數似然比Le(b)。
步驟S105，所述SISO MMSE SIC MIMO信號檢測器107最終輸出的外比特對數似然比Le(b)通過解交織器108、信道譯碼器109、第二交織器120處理后，得到編碼比特的先驗比特對數似然比L(b)，然后將其反饋給下一步迭代檢測所選擇的信號檢測器，作為輸入。
步驟S106，當檢測次數達到設定的閾值后，所述信道譯碼器109將處理后得到的編碼比特的比特對數似然比輸出給硬判決器110；所述硬判決器110根據所述信號進行硬判決處理得到信源101輸出的二進制比特流u的估計值 然后送入信宿111進行處理。
由現有技術一可以看出，在迭代階段計算MMSE濾波器系數矢量Wi時需要對復矩陣進行求逆運算，從而復雜度較高。
為了避免矩陣求逆運算，與本發(fā)明有關的現有技術二提出了一種在迭代階段采用匹配濾波(Match filter，MF)的方法計算MMSE濾波器系數矢量Wi，這樣濾波器系數矢量Wi滿足如公式[15]所示的關系Wi＝hi…………………………………………………公式[15]這種方法雖然能夠避免復雜的矩陣求逆運算，但是與現有技術一相比，系統(tǒng)性能下降很大。為了達到相同的性能需要增加迭代檢測次數，從而增加了信道譯碼器的操作次數，增加了系統(tǒng)的復雜度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施例提供一種最小均方誤差軟干擾抵消的方法、信號檢測器及一種接收機，以降低接收機的復雜度，從而降低系統(tǒng)的功耗和時延。
本發(fā)明的實施例通過如下技術方案實現本發(fā)明的實施例提供一種最小均方誤差軟干擾抵消方法，其包括信號檢測器根據信道譯碼器反饋的編碼比特的先驗信息，得到所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C；根據得到的p(sj＝cn)，cn∈C與設定的符號先驗信息門限Th的比較結果，確定得到的符號先驗信息的可靠性；當確定不可靠符號先驗信息的數量未超過1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量；根據所計算出的MMSE濾波器系數矢量，計算信號檢測器輸出的編碼比特的外比特對數似然比，并將其通過解交織器和信道譯碼器處理后，送入所述信號檢測器進行下一次迭代。
本發(fā)明的實施例還提供一種信號檢測器，其包括第一計算單元，用于根據信道譯碼器反饋的編碼比特的先驗信息，得到所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C；符號先驗信息可靠性確定單元，用于根據得到的p(sj＝cn)，cn∈C與設定的符號先驗信息門限Th的比較結果，確定得到的符號先驗信息的可靠性；第二計算單元，用于當所述符號先驗信息可靠性確定單元確定不可靠的符號先驗信息的數量未超過1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量；根據所計算出的MMSE濾波器系數矢量，計算信號檢測器輸出的編碼比特的外比特對數似然比。
本發(fā)明的實施例還提供一種接收機，其包括信號檢測器和信道譯碼器；所述信道檢測器，用于根據所述信道譯碼器反饋的編碼比特的先驗信息，得到所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C；，并根據得到的p(sj＝cn)，cn∈C與設定的符號先驗信息門限Th的比較結果，確定得到的符號先驗信息的可靠性；并當所述符號先驗信息可靠性確定單元確定不可靠的符號先驗信息的數量未超過1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量；根據所計算出的MMSE濾波器系數矢量，計算輸出的編碼比特的外比特對數似然比。
所述信道譯碼器，用于對所述信道檢測器輸出的編碼比特的外比特對數似然比，進行譯碼處理并得到的對應的編碼比特的先驗信息，并將其送入所述信號檢測器進行下一次迭代。
由本發(fā)明提供的具體實施方案可以看出，當確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中，不可靠符號先驗信息的數量未超過1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量；根據所計算出的MMSE濾波器系數矢量，計算信號檢測器輸出的編碼比特的外比特對數似然比，并將其通過解交織器和信道譯碼器處理后，再次送入所述信號檢測器進行下次迭代，所以不但能夠維持系統(tǒng)的性能，而且還可以降低接收機的復雜度，從而降低系統(tǒng)的功耗和時延。


圖1為背景技術提供的MIMO系統(tǒng)的結構示意圖；圖2為本發(fā)明提供的第一實施例的流程圖；圖3為本發(fā)明提供的第二實施例的結構圖；圖4為對采用本發(fā)明提供的第一實施例所述的方法后的信號檢測器進行仿真后得到的不同門限下的性能示意圖；圖5為不同迭代次數、信噪比下所有干擾信號的指示函數I(p(sj＝cn)，cn∈C)＝0的比例示意圖；
圖6為對采用現有技術一的MMSE SIC算法的信號檢測器、采用本發(fā)明的實施例所述的算法，暫定義為Proposal算法，并且Th＝0.90時的信號檢測器，以及采用現有技術二的MMSE SIC+MF SIC算法的信號檢測器進行仿真，得到的仿真性能示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例利用矩陣求逆引理對MMSE濾波器系數矢量Wi進行改寫。其中，矩陣求逆引理如公式[16]所示(A+buvH)-1=A-1-b1+bvHA-1uA-1uvHA-1]]>……………公式[16]將公式[8]中的變量帶入所述公式[16]可以得到Wi=ESiRi-1hi1+ESihiHRi-1hi]]>……………………………………公式[17]公式[17]中的hi為表示第i根發(fā)射天線到所有NR根接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。si表示第i根天線發(fā)射的信號，也就是第i個信號。ESi為發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si的能量，由現有技術一可以看出，其可以由發(fā)射機發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si的均值為E{si}計算得到。
公式[17]中的Ri為噪聲和干擾協(xié)方差矩陣，其滿足如公式[18]所示的關系Ri=Σj=1,j≠iNThjhjHvar{sj}+σn2INR]]>…………………………公式[18]其中var{sj}為發(fā)射的基帶信號矢量中的第j個信號矢量sj的方差，hj表示第j根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。
由公式[18]可以看出，在如下兩種情況下能夠避免或者簡化在計算MMSE濾波器系數矢量Wi的過程中的矩陣求逆運算
第一種情況當所有發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號矢量中除當前被檢測符號外的所有信號矢量的方差均為0時，即var{sj}＝0時如果var{sj}＝0，則Ri=σn2INR;]]>于是有Ri-1=1σn2INR]]>……………………………………………公式[19]結合公式[19]和公式[17]可以看出，在計算MMSE濾波器系數矢量Wi的過程中不再需要矩陣求逆運算。
第二種情況當所有發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號矢量中除當前被檢測符號外的所有信號矢量的方差中僅有一個不為0時，即僅有一個var{sj}≠0時。在第二種情況下，公式[18]中的求和項Σj=1,j≠iNThjhjHvar{sj}]]>僅僅為發(fā)射天線發(fā)射的基帶信號矢量中除當前被檢測符號外的所有信號矢量的方差中不為0的一項的數值，因此此時公式[18]可以簡化為如公式[20]所示的關系Ri=hjhjHvar{sj}+σn2INR]]>………………………………公式[20]此時，可以利用矩陣求逆公式(B+αI)-1=1αI-λα(α+λ)μ1μ1H]]>………………………公式[21]可以看出，公式[21]所示的矩陣求逆公式中的左側為矩陣的轉置運算，其中矩陣B是一個秩等于1的n×n的矩陣，其特征值為λ，特征向量為μ1，其可以對應公式[20]中的hjhjHvar{sj}項；其中α可以對應公式[20]中的σn2項。這樣只要將公式[21]的右側所列的λμ1μ1H和λ項計算出即可。
由于公式[20]中hjhjHvar{sj}是Hermite矩陣，所以具有公式[22]和公式[23]所示的性質λμ1μ1H=hjhjHvar{sj}]]>………………………………公式[22]λ=var{sj}hjHhj]]>……………………………………公式[23]
將公式[22]和公式[23]分別代入公式[21]中可以得到Ri-1=1σn2I-hjhjHvar{sj}σn2(σn2+var{sj}hjHhj)]]>……………………公式[24]其中var{sj}為發(fā)射的基帶信號矢量中的第j個信號矢量sj的方差；hj表示第j根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。
由公式[24]和公式[17]可以看出，在計算MMSE濾波器系數矢量Wi時不需要進行矩陣求逆運算。
經過上述兩種情況的分析可以看出，當根據從信道譯碼器反饋的所有編碼比特對應的先驗信息計算得到的符號先驗信息大于某個門限時，就可以認為所述符號先驗信息是完全可靠的，也可以認為從信道譯碼器反饋的對應的比特的先驗信息是完全可靠的，從而可以認為在檢驗其它天線發(fā)射的信號時，來自第i根發(fā)射天線的干擾能夠完全理想抵消。為此，本發(fā)明在公式[18]的基礎上增加了一個指示函數I(p(sj＝cn)，cn∈C)，得到Ri=Σj=1,j≠iNThjhjHvar{sj}I(p(sj=cn),cn∈C)+σn2INR]]>……公式[25]通過所述指示函數I(p(sj＝cn)，cn∈C)的不同取值，可以將上述兩種情況區(qū)別開來。為此本發(fā)明設定一個符號先驗信息門限Th來確定所述指示函數I(p(sj＝cn)，cn∈C)的取值，如公式[26]所示I(p(sj=cn),cn∈C)=1,if p(sj=cn)≤Th,cn∈C0,if p(sj=cn)>Th,cn∈C]]>……公式[26]基于上述分析，本發(fā)明提供了第一實施例，其是一種最小均方誤差軟干擾抵消的方法，在實施該實施例中，需要設定一個符號先驗信息門限Th，以確定從信道譯碼器中輸出的符號先驗信息是否屬于上述兩種情況，然后根據確定結果選擇相應的計算方法。該實施例的具體實施過程如圖2所示，包括如下步驟步驟S201，信號檢測器根據信道譯碼器反饋的編碼比特的先驗信息，得到所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C。
步驟S202，將得到的p(sj＝cn)，cn∈C與設定的門限Th進行比較，并統(tǒng)計除對應當前被檢測符號的符號先驗信息外的其它所有大于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量，以及所有小于等于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量。
步驟S203，根據所述統(tǒng)計結果確定所述符號先驗信息的可靠性。
當大于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量到達NT-1時，其中所述NT為發(fā)射天線的數量；則說明所述符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C都是可靠的，這些先驗符號所帶來的干擾能夠完全理想抵消；當小于等于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量只有一個時，則說明只有一個符號對應的符號先驗信息不可靠，其余NT-2個符號所帶來的干擾均理想抵消；其余情況下，均認為不可靠的符號先驗信息的數量多于1個。
步驟S204，判斷不可靠符號先驗信息的數量是否超過1個，若未超過，則執(zhí)行步驟S205；否則，執(zhí)行步驟S206。
步驟S205，利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量Wi，并根據所得到的Wi計算信號檢測器輸出的對應編碼比特的外比特對數似然比，然后執(zhí)行步驟S207。
步驟S205中，利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量的具體實施過程如下當信道譯碼器反饋的符號先驗信息都可靠時，選擇公式[19]和公式[17]計算MMSE濾波器系數矢量Wi。
當信道譯碼器反饋的符號先驗信息中只有一個不可靠時，選擇公式[24]和公式[17]計算MMSE濾波器系數矢量Wi。
步驟S206，所述SISO MMSE SIC MIMO信號檢測器選擇原有的MMSE濾波器算法中的公式[8]計算MMSE濾波器系數矢量Wi，然后根據所得到的Wi計算輸出的對應編碼比特的外比特對數似然比，然后執(zhí)行步驟S207。
步驟S207，輸出編碼比特的外比特對數似然比給解交織器和信道譯碼器，經過解交織處理以及譯碼處理后，送入所述信號檢測器進行下一次迭代。
由于在迭代檢測階段，絕大多數的情況下均有p(sj＝cn)＞Th，cn∈C，因此利用公式[19]和公式[24]，可以基本上避免矩陣求逆運算，從而大大降低系統(tǒng)的復雜度。同時可以發(fā)現，當采用MMSE濾波器算法時，設定的符號先驗信息門限為Th＝1；當采用MF濾波器算法時，設定的符號先驗信息門限為Th＝0。因此，通過合理設置門限，可以在降低系統(tǒng)復雜度，同時避免較大的系統(tǒng)性能損失。
本發(fā)明提供的第二實施例是一種信號檢測器，其結構如圖3所示，包括第一計算單元、比較單元、統(tǒng)計單元、符號先驗信息可靠性確定單元和第二計算單元。
當信道譯碼器反饋的編碼比特的比特先驗信息到達所述信號檢測器后，所述第一計算單元根據信道譯碼器反饋的編碼比特的先驗信息，得到所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C。
所述比較單元將所述第一計算單元得到的符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C與設定的符號先驗信息門限Th進行比較，并將比較結果傳送給統(tǒng)計單元；所述統(tǒng)計單元統(tǒng)計比較結果，并將統(tǒng)計結果傳送給所述符號先驗信息可靠性確定單元。
當所述統(tǒng)計單元的統(tǒng)計結果為當統(tǒng)計結果為大于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量為NT-1時，所述符號先驗信息可靠性確定單元確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息都是可靠的。
當所述統(tǒng)計單元的統(tǒng)計結果為所有小于等于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量只有1個時，則所述符號先驗信息可靠性確定單元確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中，只有1個不可靠。
當所述統(tǒng)計單元的統(tǒng)計結果為所有小于等于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量超過1個時，則所述符號先驗信息可靠性確定單元確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中多于1個不可靠。
當確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息都可靠時，所述第二計算單元利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量Wi=ESiRi-1hi1+ESihiHRi-1hi]]>其中，E{si}=Σcn∈Ccnp{si=cn},]]>其中cn表示M階調制信號集合中某一信號點，p{sj＝cn}表示發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si為cn的概率；Ri-1=1σn2INR;]]>hi表示第i根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。
當確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中，不可靠符號先驗信息的數量為1時，所述第二計算單元利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量Wi=ESiRi-1hi1+ESihiHRi-1hi]]>
其中，E{si}=Σcn∈Ccnp{si=cn},]]>其中cn表示M階調制信號集合中某一信號點，p{si＝cn}表示發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si為cn的概率；Ri-1=1σn2I-hjhjHvar{sj}σn2(σn2+var{sj}hjHhj),]]>其中var{sj}為發(fā)射的基帶信號矢量中的第j個信號矢量sj的方差，hj表示第j根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量；hi表示第i根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。
當確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中，不可靠符號先驗信息的數量超過1時，所述第二計算單元利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量Wi=ESi[Σj=1,j≠iNThjhjHvar{sj}+hihiHESi+σn2INR]-1hi]]>其中，E{si}=Σcn∈Ccnp{si=cn},]]>其中cn表示M階調制信號集合中某一信號點，p{si＝cn}表示發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si為cn的概率；var{si}為發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si的方差；hi表示第i根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。
之后所述第二計算單元根據所計算出的MMSE濾波器系數矢量，計算信號檢測器輸出的編碼比特的外比特對數似然比，然后輸出。
本發(fā)明提供的第三實施例是一種接收機，其包括信號檢測器和信道譯碼器。
所述信道檢測器根據所述信道譯碼器反饋的編碼比特的先驗信息，得到所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C；，并根據得到的p(sj＝cn)，cn∈C與設定的符號先驗信息門限Th的比較結果，確定得到的符號先驗信息的可靠性；并當所述符號先驗信息可靠性確定單元確定不可靠的符號先驗信息的數量未超過1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量；根據所計算出的MMSE濾波器系數矢量，計算輸出的編碼比特的外比特對數似然比。具體實施過程與第二實施例中的相關描述雷同，這里不再詳細描述。
所述信道譯碼器對所述信道檢測器輸出的編碼比特的外比特對數似然比，進行譯碼處理并得到的對應的編碼比特的先驗信息，并將其送入所述信號檢測器進行下一次迭代。
下面通過在特定的仿真參數下對信號檢測器進行仿真后得到的仿真結果，來說明采用本發(fā)明的實施例后，所帶來的有益效果。
所述特定的仿真參數如表1所示

表1在如表1所示的仿真參數下，對利用本發(fā)明實施例提供的算法，并采用不同符號先驗信息門限的情況下的信號檢測器進行仿真，得到的仿真結果如圖4所示?？梢钥闯鰣D5給出了對應上述不同門限下所有干擾信號的指示函數I(p(sj＝cn)，cn∈C)＝0的比例，此時MMSE濾波器蛻化為MF濾波器，完全沒有了矩陣求逆運算，并且在計算過程中沒有復雜的矩陣和向量運算，復雜度遠低于采用MF濾波器算法時的運算復雜度?？梢园l(fā)現，當迭代次數較低時(圖4中的1st iteration(第1次迭代)和2nd iteration(第2次迭代))，設定的符號先驗信息門限Th越低、復雜度降低的程度越大；當迭代次數較大時(圖4中的3rditeration(第3次迭代)和4th iteration(第4次迭代))，設定的符號先驗信息門限Th較大，復雜度降低的程度越大。
結合圖3和圖4可以發(fā)現，這是因為較大的門限的性能明顯好于較低的門限，使得當迭代次數較大時超過較大門限的比例，反而比超過較小門限的比例大。同時可以發(fā)現，隨著信噪比的增加，超過99％的情況所有干擾信號的方差均為0。
在如表1所示的仿真參數下，分別對采用現有技術一的MMSE SIC算法的信號檢測器、采用本發(fā)明的實施例所述的算法，暫定義為Proposal算法，并且Th＝0.90時的信號檢測器，以及采用現有技術二的MMSE SIC+MF SIC算法的信號檢測器進行仿真，得到的仿真性能分別如圖6所示?？梢钥闯雠cMMSE SIC算法相比，采用本發(fā)明的實施例所述的算法的系統(tǒng)性能損失隨著迭代檢測次數的增加趨于消失，最大也不到0.2dB，兩次迭代的性能就明顯好于采用MF SIC算法的四次迭代的性能?？紤]到在實際應用中，為了達到系統(tǒng)誤碼率的要求，通常需要多次迭代，因此，復雜度的降低非常明顯。雖然由于復雜度的降低是動態(tài)的，本發(fā)明不能降低系統(tǒng)的硬件規(guī)模，但可以顯著降低系統(tǒng)的功耗的處理延遲。
顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種最小均方誤差軟干擾抵消方法，其特征在于，包括信號檢測器根據信道譯碼器反饋的編碼比特的先驗信息，得到所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C；根據得到的p(sj＝cn)，cn∈C與設定的符號先驗信息門限Th的比較結果，確定得到的符號先驗信息的可靠性；當不可靠符號先驗信息的數量未超過1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算最小均方誤差MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量；根據所計算出的MMSE濾波器系數矢量，計算信號檢測器輸出的編碼比特的外比特對數似然比，并將其通過解交織器和信道譯碼器處理后，送入所述信號檢測器進行下一次迭代。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據得到的p(sj＝cn)，cn∈C與設定的符號先驗信息門限Th的比較結果，確定得到的符號先驗信息的可靠性的過程，具體包括信號檢測器將得到的p(sj＝cn)，cn∈C與設定的符號先驗信息門限Th進行比較，并統(tǒng)計比較結果；然后根據統(tǒng)計結果確定得到的符號先驗信息的可靠性。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據統(tǒng)計結果確定得到的符號先驗信息的可靠性的過程，具體包括當統(tǒng)計結果為大于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量為NT-1時，則確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息都是可靠的；其中NT為發(fā)射天線數量。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據統(tǒng)計結果確定得到的符號先驗信息的可靠性的過程，具體包括當統(tǒng)計結果為所有小于或等于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量只有1個時，則確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中只有1個不可靠。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據統(tǒng)計結果確定信道譯碼器反饋得到的符號先驗信息的可靠性的過程，具體包括當統(tǒng)計結果為所有小于或等于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量超過1個時，則確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中多于1個不可靠。
6.如權利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，當不可靠符號先驗信息的數量未超過1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算最小均方誤差MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量的過程，具體包括當所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息都可靠時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量Wi=ESiRi-1hi1+ESihiHRi-1hi]]>其中，E{si}=Σcn∈Ccnp{si=cn},]]>其中cn表示M階調制信號集合中某一信號點，p{si＝cn}表示發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si為cn的概率；Ri-1=1σn2INR;]]>hi表示第i根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。
7.如權利要求1、2或4所述的方法，其特征在于，當不可靠符號先驗信息的數量未超過1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量的過程，具體包括當所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中，不可靠的符號先驗信息的數量為1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量Wi=ESiRi-1hi1+ESihiHRi-1hi]]>其中，E(si)=Σcn∈Ccnp{si=cn},]]>其中cn表示M階調制信號集合中某一信號點，p{sj＝cn}表示發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si為cn的概率；Ri-1=1σn2I-hjhjHvar{si}σn2(σn2+var{sj}hhHhj),]]>其中var{sj}為發(fā)射的基帶信號矢量中的第j個信號矢量sj的方差，hj表示第j根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量；hi表示第i根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。
8.如權利要求1、2或5所述的方法，其特征在于，還包括當所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中，不可靠的符號先驗信息的數量超過1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量Wi=ESi[Σj=1,j≠iNThjhjHvar{sj}+hihiHESi+σn2INR]-1hi]]>其中，E(si)=Σcn∈Ccnp{si=cn},]]>其中cn表示M階調制信號集合中某一信號點，p{si＝cn}表示發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si為cn的概率；var{si}為發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si的方差；hi表示第i根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量；hj表示第j根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。
9.一種信號檢測器，其特征在于，包括第一計算單元，用于根據信道譯碼器反饋的編碼比特的先驗信息，得到所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C；符號先驗信息可靠性確定單元，用于根據得到的p(sj＝cn)，cn∈C與設定的符號先驗信息門限Th的比較結果，確定得到的符號先驗信息的可靠性；第二計算單元，用于當所述符號先驗信息可靠性確定單元確定不可靠的符號先驗信息的數量未超過1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量；根據所計算出的MMSE濾波器系數矢量，計算信號檢測器輸出的編碼比特的外比特對數似然比。
10.如權利要求9所述的信號檢測器，其特征在于，還包括比較單元和統(tǒng)計單元；所述比較單元，用于將所述第一計算單元得到的符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C與設定的符號先驗信息門限Th進行比較，并將比較結果傳送給統(tǒng)計單元；所述統(tǒng)計單元，用于統(tǒng)計所述比較結果，并將統(tǒng)計結果傳送給所述符號先驗信息可靠性確定單元。
11.如權利要求10所述的信號檢測器，其特征在于，所述符號先驗信息可靠性確定單元還用于當統(tǒng)計結果為大于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量為NT-1時，則確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息都是可靠的；當統(tǒng)計結果為所有小于等于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量只有1個時，則確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中只有1個不可靠。
12.如權利要求10所述的信號檢測器，其特征在于，所述符號先驗信息可靠性確定單元還用于當統(tǒng)計結果為所有小于等于所述門限Th的p(sj＝cn)，cn∈C的數量超過1個時，則確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中多于1個不可靠。
13.如權利要求9或11所述的信號檢測器，其特征在于，當確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息都可靠時，所述第二計算單元還用于利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量Wi=ESiRi-1hi1+ESihiHRi-1hi]]>其中，E(si)=Σcn∈Ccnp{si=cn},]]>其中cn表示M階調制信號集合中某一信號點，p{si＝cn}表示發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si為cn的概率；Ri-1=1σn2INR;]]>hi表示第i根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。
14.如權利要求9或11所述的信號檢測器，其特征在于，當確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中，不可靠符號先驗信息的數量為1時，所述第二計算單元還用于利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量Wi=ESiRi-1hi1+ESihiHRi-1hi]]>其中，E(si)=Σcn∈Ccnp{si=cn},]]>其中cn表示M階調制信號集合中某一信號點，p{si＝cn}表示發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si為cn的概率；Ri-1=1σn2I-hjhjHvar{si}σn2(σn2+var{sj}hhHhj),]]>其中var{sj}為發(fā)射的基帶信號矢量中的第j個信號矢量sj的方差，hj表示第j根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量；hi表示第i根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。
15.如權利要求12所述的信號檢測器，其特征在于，當確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息中，不可靠符號先驗信息的數量超過1時，所述第二計算單元還用于利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量Wi=ESi[Σj=1,j≠iNThjhjHvar{sj}+hihiHESi+σn2INR]-1hi]]>其中，E(si)=Σcn∈Ccnp{si=cn},]]>其中cn表示M階調制信號集合中某一信號點，p{si＝cn}表示發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si為cn的概率；var{si}為發(fā)射的基帶信號矢量中的第i個信號矢量si的方差；hi表示第i根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量；hj表示第j根發(fā)射天線到所有接收天線的等效基帶信道衰落系數矢量。
16.一種接收機，其特征在于，包括信號檢測器和信道譯碼器；所述信號檢測器，用于根據所述信道譯碼器反饋的編碼比特的先驗信息，得到所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有符號對應的符號先驗信息p(sj＝cn)，cn∈C；，并根據得到的p(sj＝cn)，cn∈C與設定的符號先驗信息門限Th的比較結果，確定得到的符號先驗信息的可靠性；并當所述符號先驗信息可靠性確定單元確定不可靠的符號先驗信息的數量未超過1時，則利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量；根據所計算出的MMSE濾波器系數矢量，計算輸出的編碼比特的外比特對數似然比；所述信道譯碼器，用于對所述信道檢測器輸出的編碼比特的外比特對數似然比，進行譯碼處理并得到的對應的編碼比特的先驗信息，并將其送入所述信號檢測器進行下一次迭代。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種最小均方誤差軟干擾抵消方法、信號檢測器和一種接收機，當確定所有同時發(fā)射的符號中，除當前被檢測符號外的所有同時發(fā)射的符號對應的符號先驗信息中，不可靠符號先驗信息的數量未超過1時，利用根據矩陣求逆引理改寫的計算MMSE濾波器系數矢量的函數，計算并得到對應的MMSE濾波器系數矢量；根據所得到的MMSE濾波器系數矢量，計算信號檢測器輸出的編碼比特的外比特對數似然比，并將其通過解交織器和信道譯碼器處理后，送入所述信號檢測器進行下次迭代。通過本發(fā)明，能夠降低接收機的復雜度，從而降低系統(tǒng)的功耗和時延。
文檔編號H04L25/03GK1976327SQ200610153109
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權日2006年12月8日
發(fā)明者王軍, 李少謙, 王吉濱, 李 杰 申請人:華為技術有限公司, 電子科技大學