專利名稱：均衡結(jié)構(gòu)與均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于無線通信系統(tǒng)的接收裝置的均衡結(jié)構(gòu)以及無線通信系統(tǒng)的均衡方法，在該無線通信系統(tǒng)中，兩個或兩個以上傳輸信號被從一個或多個發(fā)射機并行發(fā)送并被用表示兩個或兩個以上接收數(shù)據(jù)流的接收信號矢量來接收，所述信號包括根據(jù)調(diào)制方案調(diào)制到載波信號上的信息，其中，所有可能的傳輸信號由所述調(diào)制方案的信號星座圖中的候選星座值表示。
本發(fā)明尤其涉及可用在或用于遭受多用戶或多信道干擾的無線通信系統(tǒng)的接收機的均衡結(jié)構(gòu)和方法。例如在其中不同用戶和/或不同信道占據(jù)同一頻率或時隙分配的通信系統(tǒng)中經(jīng)受此類干擾。盡管在通信系統(tǒng)中此類干擾一般是不合乎需要的，但是它在某些系統(tǒng)中被用于增加數(shù)據(jù)速率、頻譜效率和/或系統(tǒng)吞吐量或數(shù)據(jù)速率。其中，此類系統(tǒng)的示例是所謂的多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)、碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、正交頻分復(fù)用碼分多址(OFDM-CDMA)系統(tǒng)等。

背景技術(shù)：
MIMO系統(tǒng)一般由兩個或兩個以上并行信道組成，所述并行信道占據(jù)同一頻率和時隙以便增加數(shù)據(jù)速率和傳輸范圍。OFDM-CDMA系統(tǒng)例如已被提議用于第四代遠程通信系統(tǒng)。這種情況下，OFDM配合頻域擴展使用，且不同用戶或信道使用不同代碼。
在此類系統(tǒng)中，接收機中使用的某些均衡結(jié)構(gòu)和均衡方法使用極大似然檢測(maximum likelihood detectionMLD)，以便識別和區(qū)分由兩個或兩個以上用戶和/或在兩個或兩個以上通信信道中并行、例如以同一時隙和同一頻率波段發(fā)送的數(shù)據(jù)符號。例如，在2005年9月11-14日在德國柏林的IEEE PIMRC 2005會議上由Z.Ley、Y.Dai、S.Sun所作的《接近最優(yōu)列表MIMO檢測》(＂Near Optimal List MIMODetection＂by Z.Ley，Y.Dai，S.Sun，IEEE PIMRC 2005 Conference，Berlin，Germany，September 11-14，2005.)中公開了復(fù)雜性降低的極大似然檢測的示例。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于無線通信系統(tǒng)的接收裝置的均衡結(jié)構(gòu)以及用于無線通信系統(tǒng)的均衡方法，其中降低了處理的復(fù)雜性。
這個目的通過用于依照權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)的接收裝置的均衡結(jié)構(gòu)來達到，在該無線通信系統(tǒng)中，用表示兩個或兩個以上接收數(shù)據(jù)流的接收信號矢量接收從一個或多個發(fā)射機并行發(fā)送的兩個或兩個以上傳輸信號，所述信號包括依照調(diào)制方案調(diào)制到載波信號上的信息，其中所有可能的傳輸信號由所述調(diào)制方案的信號星座圖中的候選星座值表示。上述目的也通過依照權(quán)利要求5的用于無線通信系統(tǒng)的均衡方法來達到。上述目的還通過依照權(quán)利要求9的可直接加載到用于在無線通信系統(tǒng)中接收信息信號的接收裝置的內(nèi)部存儲器中的計算機程序獲得，所述計算機程序包括適合在所述接收裝置中運行時執(zhí)行本發(fā)明的方法權(quán)利要求之一的步驟的軟件代碼。
本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)和均衡方法能夠在接收機中降低處理的復(fù)雜性，同時還維持高性能。
依照本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)包括度量值計算器，適合使用絕對值計算根據(jù)所述接收信號矢量和信道估計值與候選信號矢量的乘積計算度量值，每個候選信號矢量包括所述兩個或兩個以上傳輸信號中每個傳輸信號的候選星座值；以及，極大似然檢測器，適合根據(jù)所述度量值檢測具有距相應(yīng)接收信號矢量的最小尤拉距離的所述候選信號矢量中之一作為最有可能的傳輸信號矢量。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的所述均衡結(jié)構(gòu)中，所述度量值計算器適合根據(jù)所述接收信號矢量和所述信道估計值與候選信號矢量的乘積之間的差值的絕對值計算計算所述度量值的每個度量值。因此，所述度量值計算器優(yōu)選適合根據(jù)每個接收數(shù)據(jù)流的接收信號和所述信道估計值與所述數(shù)據(jù)流的相應(yīng)候選星座值的乘積之間的各個差值的絕對值計算計算所述度量值的每個度量值。因此，所述度量值計算器優(yōu)選適合根據(jù)對所述差值的每個差值所計算的絕對值之和計算所述度量值的每個度量值。
在相應(yīng)的其它附屬權(quán)利要求中給出了其它優(yōu)選特征。



在以下優(yōu)選實施例的描述中針對所包含的附圖更詳細論述本發(fā)明，其中 圖1示出MIMO通信系統(tǒng)的示例的示意框圖，其中實現(xiàn)依照本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)和均衡方法， 圖2示意闡述極大似然檢測的處理步驟， 圖3示意示出依照本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)的框圖， 圖4示意示出具有比特映射(bitmapping)的16QAM星座圖配置的示例， 圖5示意示出具有比特映射的64QAM星座圖配置的示例， 圖6依照本發(fā)明示意示出用于16QAM示例的軟判決值輸出的所分類度量表的示例， 圖7示出16QAM星座圖的示例，其中具有在所估計星座值周圍的16星座點的子集的示例， 圖8示出64QAM星座圖的示例，其中具有在所估計星座值周圍的25星座點的子集的示例， 圖9示出64QAM星座圖的示例，其中具有在所估計星座值周圍的32星座點的子集的示例， 圖10示出64QAM星座圖的示例，其中具有在所估計星座值周圍的36星座點的子集的示例， 圖11依照本發(fā)明示出局部Hs預(yù)先計算的處理的示例。

具體實施例方式 如上所述，本發(fā)明涉及用于無線通信系統(tǒng)的接收裝置的均衡結(jié)構(gòu)以及無線通信系統(tǒng)的均衡方法。無線通信系統(tǒng)可為在其中根據(jù)目前已知或未來的調(diào)制方案把信息調(diào)制到載波信號的任意類型的無線通信系統(tǒng)，其中，所有可能的傳輸信號由調(diào)制方案的同一星座圖中的候選星座值表示。因此，調(diào)制方案的每個星座點(也稱為信號星座配置)具有指定的比特映射(bitmap)值或星座值，該值為表示實數(shù)值或復(fù)數(shù)值的數(shù)字值。
無線通信系統(tǒng)可為在其中一個或多個發(fā)送裝置與一個或多個接收裝置通信的任意類型的無線通信系統(tǒng)。例如，發(fā)送和接收裝置可為任意可用類型和功能性的移動裝置或設(shè)備、固定裝置或設(shè)備。
因此，具體而言，本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，在該無線通信系統(tǒng)中，從一個或多個發(fā)射器并行發(fā)送的兩個或兩個以上傳輸信號在包括依照本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)的接收裝置中被以表示兩個或兩個以上接收數(shù)據(jù)流的接收信號矢量接收。因此，并行發(fā)送的兩個或兩個以上傳輸信號例如被在同一時隙或者頻率波段中發(fā)送。例如，一個發(fā)射機可從兩個或兩個以上相應(yīng)發(fā)射天線并行發(fā)送兩個或兩個以上傳輸信號，或者各自具有天線的兩個或兩個以上發(fā)射機可相互并行發(fā)送相應(yīng)傳輸信號。在接收側(cè)，例如在具有一個、兩個或兩個以上接收天線的一個接收機中，以所謂的接收信號矢量接收兩個或兩個以上的數(shù)據(jù)流，其中接收信號矢量表示兩個或兩個以上的接收數(shù)據(jù)流。本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)和均衡方法因此用來從接收信號矢量分離這兩個或兩個以上真正發(fā)送的信號并對其進行估計。
如上所述，本發(fā)明不限于具體的無線通信系統(tǒng)。但是，下面針對作為非限制性示例的MIMO系統(tǒng)、圖1中示出的示意圖論述本發(fā)明。
一般而言，MIMO系統(tǒng)具有nT個發(fā)射天線(各自發(fā)送不同數(shù)據(jù)符號)和nR個接收天線。此類系統(tǒng)具有是等價非MIMO系統(tǒng)的nT倍的最大可得數(shù)據(jù)速率。例如，在具有兩個發(fā)射天線(nT＝2)且兩個接收器天線(nR＝2)的MIMO系統(tǒng)中，最大可得數(shù)據(jù)速率是非MIMO系統(tǒng)的兩倍。圖1示出用于并行發(fā)送兩個獨立符號傳輸信號的此類MIMO系統(tǒng)的示意框圖。
圖1中示出的示例MIMO系統(tǒng)包括用于基于正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線通信的接收機1和發(fā)射機20。接收機1包括射頻(RF)部分2和基帶部分3。射頻部分2具有兩個天線4和5，分別各自連接到低噪聲放大器/下變頻單元6和7。要注意，接收機1例如可為純接收裝置的部分或者可為接收和發(fā)送裝置的部分。在后一情形下，天線4和5例如可為接收及發(fā)射天線。分別將來自單元6和7的下變頻信號送到快速傅里葉變換單元(FFT)8和9，并分別由快速傅里葉變換單元(FFT)8和9對其進行處理。來自傅里葉變換單元8和9的轉(zhuǎn)換信號被送到依照本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)10和信道估計器11。信道估計器11基于包括訓(xùn)練序列(前同步部分)的接收信號(突發(fā))執(zhí)行信道估計，其中，信道估計器11使用訓(xùn)練序列來導(dǎo)出信道估計。來自信道估計器11的信號被供給均衡結(jié)構(gòu)10。均衡結(jié)構(gòu)10執(zhí)行極大似然檢測，以便把具有距所接收信號矢量的最小尤拉距離(Euclideandistance)的、調(diào)制方案信號星座圖的候選信號矢量(星座點)確定為最有可能接收的信號矢量。下面進一步論述具體處理。在均衡處理之后，信號分別在解調(diào)器/信道解碼器12和13中進一步進行分別處理。分別來自解調(diào)器/信道解碼器12和13的輸出信號被送到輸出所接收數(shù)據(jù)比特流的并/串處理單元14。
在圖1中示意示出的示例OFDM發(fā)射機20包括射頻部分21和基帶部分22。在基帶部分22中，發(fā)送信號被串/并轉(zhuǎn)換器23分成兩路并行數(shù)據(jù)比特流。從轉(zhuǎn)換器23輸出的這兩路數(shù)據(jù)比特流被分別送給信道編碼器/調(diào)制器24和25。已編碼已調(diào)制信號被分別送給快速傅里葉逆變換(IFFT)單元26和27，IFFT單元26和27將變換信號分別供給相應(yīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)和濾波器單元28和29。然后，模擬濾波信號被分別送到相應(yīng)上變頻/功率放大單元30和31，所述單元30和31經(jīng)相應(yīng)發(fā)射天線32和33發(fā)射放大信號。要注意，發(fā)射機20可為發(fā)送和接收裝置的部分，天線32和33例如可為接收及發(fā)射天線。
如由圖1中點線所示，并行發(fā)射的信號相互干擾。對于一般MIMO系統(tǒng)或任意其它類似系統(tǒng)，由具有nR行的x給出每個符號的接收信號列向量，其中該向量的各行表示每一接收機天線的接收信號。接收信號x由下式給出 x＝Hs+n (1) 其中，s是發(fā)送信號的列向量(nT x 1)，H是表示從每一發(fā)射機天線到接收天線的信道響應(yīng)的信道矩陣(nR x nT)，n為噪聲向量(nR x 1)。
對于OFDM系統(tǒng)的情形(OFDM系統(tǒng)的示例在圖1中示出)，以M表示子載波的數(shù)量。將在子載波m(m＝1，...，M)的所接收基帶信號表示為接收列向量xm(nR x 1)。對于在接收機的各個接收機輸出，該向量的每個行元素是與來自第m個子載波對應(yīng)的FFT輸出的信號。接收機xm向量可因此表示為 xm＝Hmsm+nm (2) 其中，sm是發(fā)送信號向量(nT x 1)，Hm是信道矩陣(nR x nT)，nm是噪聲向量(nR x 1)。對于每個接收機，發(fā)送信號向量sm的各個行元素與對應(yīng)于第m個子載波的IFFT的輸入信號對應(yīng)。信道矩陣Hm的元素與從所發(fā)送向量的元素到所接收向量的元素的不同信道響應(yīng)對應(yīng)。因此，它是IFFT、多徑信道和FFT的組合。它導(dǎo)致IFFT、多徑信道和FFT的組合效應(yīng)。眾所周知，對于OFDM系統(tǒng)此類組合帶來信道矩陣Hm，信道矩陣Hm的元素hm，ij(i＝1...nR，j＝1...nT)是單復(fù)數(shù)值。對于圖1中示出的具有兩個發(fā)射天線32、33和兩個接收天線4、5的示例，載波m的接收信號可寫為 對于各個子載波m，均衡器10中所包含的極大似然檢測器在可能的傳輸信號的整個集合sm∈A(其中，A是所有可能的傳輸向量的集合)之上進行搜索，以便根據(jù)傳輸信號向量

決定哪個具有距接收向量xm的最小尤拉距離， 包含所有可能發(fā)送信號向量的可能傳輸信號集合A的大小依賴于來自各個天線的可能的發(fā)送符號的數(shù)量(其依賴于調(diào)制星座圖的大小)和發(fā)射天線的數(shù)量nT?？赡艿陌l(fā)送信號的數(shù)量由下式給出 NSV＝可能的發(fā)送信號向量的數(shù)量＝(調(diào)制星座圖大小)nT (5) 因此，對于具有兩個以上天線的高級調(diào)制方案，集合大小可非常大，根據(jù)式(4)對每個子載波需要被執(zhí)行的比較的數(shù)量由下式給出
總之，表1示出了對于常用的調(diào)制方案BPSK、QPSK、16QAM和64QAM對每個子載波必須在式(4)中進行的比較的數(shù)量。

表1對于MLD算法每個子載波的比較的數(shù)量 比較的數(shù)量當(dāng)然只是復(fù)雜性的一種度量。其它度量包括乘法、加法和減法的數(shù)量。乘法的確切數(shù)量取決于實現(xiàn)。但是對于在其中前同步根據(jù)被隨后的數(shù)據(jù)部分縮短的通信系統(tǒng)中的極大似然檢測實現(xiàn)，一旦信道矩陣H已知，例如經(jīng)由在前同步周期期間的信道估計，則可形成矢量積完整的集合Hs。這意味著在數(shù)據(jù)部分或者數(shù)據(jù)段的接收期間，只需要計算可在圖2中示出的比較，圖2示出了極大似然檢測的處理步驟。在前同步段的接收期間，計算Hs的乘法和加法，使得在數(shù)據(jù)段的接收期間，對每個數(shù)據(jù)符號只需要計算‖r-Hs‖2的減法和比較。
如果假設(shè)矩陣H和向量s只具有實數(shù)值(其可具有實數(shù)值或復(fù)數(shù)值)，則產(chǎn)生Hs需要的乘法的數(shù)量由下式給出 乘法數(shù)＝nR x nT x(調(diào)制星座圖大小)nT (7) 或者，如果矩陣H和向量s具有復(fù)數(shù)值，則產(chǎn)生Hs需要的乘法的數(shù)量由下式給出 乘法數(shù)＝4 x nR x nT x(調(diào)制星座圖大小)nT (8) 列表極大似然檢測 對于高級調(diào)制方案，上述極大似然檢測算法非常復(fù)雜。下文中，描述均衡方法和均衡結(jié)構(gòu)的備選實施例，該實施例與極大似然檢測器方案近似，但具有大為降低的復(fù)雜性且因此很適合較高級的調(diào)制方案，以實現(xiàn)接收裝置的最優(yōu)實現(xiàn)。此類改進極大似然檢測算法的實現(xiàn)的示例在圖3中示出。在該實施例中，相對于圖1示出并論述的均衡器10包括選擇器14，適合選擇兩路(或兩路以上)傳輸信號之一；估計器15，適合對所選傳輸信號的至少某些候選星座值，通過干擾撤銷(interference cancellation)計算，計算所述傳輸信號中的未選傳輸信號的估計星座值；極大似然檢測器16，包括適合根據(jù)接收信號矢量和信道估計值與候選信號矢量的乘積計算度量值的度量值計算器17，因而該極大似然檢測器適合根據(jù)所述度量值檢測具有距相應(yīng)接收信號矢量最小尤拉距離的候選信號矢量中之一作為最有可能的傳輸信號；以及，軟判決值計算器18，適合根據(jù)所述度量值的至少某些度量值的候選信號矢量計算最有可能的候選信號矢量的軟判決值。均衡器10還可選擇性地包括處理器19，適合計算所接收信號的星座值的估計，且在信號星座圖中確定多個與所述估計的星座值鄰近的候選星座值，使得可減少在極大似然檢測器16中執(zhí)行的星座的數(shù)量。選擇器14、估計器15、檢測器16、度量值計算器17、軟判決值計算器18和處理器19的功能性在下面更詳細地論述。必須注意，對于相應(yīng)的所希望功能，這些元件和單元可用適當(dāng)方式以軟件或硬件單元或以其組合來實現(xiàn)。
下文中，描述了上述極大似然檢測的上述備選實施例，它也被稱為列表極大似然檢測(List Maximum Likelihood Detection)且與設(shè)置在選擇器14、估計器15和具有度量值計算器17的極大似然檢測器16中。
要注意，均衡器10不一定必須包括圖3示出的全部元件和單元，而是可只具有其減少的選擇，如要在下面進一步所論述的。
這種列表極大似然檢測(列表MLD)算法的第一步是對要被檢測的第一數(shù)據(jù)流設(shè)置候選列表。因此，術(shù)語“數(shù)據(jù)流”是指發(fā)射天線之一所發(fā)送的信號。因此，候選列表是可能已從發(fā)射天線之一發(fā)送的可能發(fā)送的星座點或候選信號矢量的列表。因此，基于從信道估計器11所接收到的對應(yīng)信道估計信息，選擇器14根據(jù)對應(yīng)選擇的準(zhǔn)則選擇第一或第二數(shù)據(jù)流之一(兩路或兩路以上的傳輸信號之一)，作為例如諸如最低接收信噪比的最差傳輸質(zhì)量的數(shù)據(jù)流。接著，估計器15適合建立候選列表、即所選數(shù)據(jù)流的候選星座值，并根據(jù)干擾計算，計算未選數(shù)據(jù)流的估計。如果將例如圖4示意示出的16QAM調(diào)制方案用于信息或數(shù)據(jù)的傳輸，則候選列表將因此包含16個可能星座值(候選星座值)的每一個星座值，并具有列表長度L＝調(diào)制星座圖大?。?6，因此，每個星座點表示為在同相和正交平面上指示其位置的復(fù)數(shù)。對應(yīng)地，如圖5示意所示，當(dāng)將64QAM用于傳輸時，候選列表將包含64個可能星座值的每一個星座值(星座值是分配給星座配置的每個星座點的比特映射)，并具有列表長度L＝64。
通過考慮在列表中的每個星座值，又通過使用干擾撤銷(interference cancellationIC)來產(chǎn)生其它數(shù)據(jù)流(發(fā)射機)的星座值。因此，對于一個發(fā)射機的列表中的每個點i(i＝1，...，L)，具有完整的發(fā)送矢量si(候選信號矢量) 該矢量包括來自一個發(fā)射機的列表的一個值和已從IC獲得的其它發(fā)射機的其它值。接著，在式(4)中測試L不同的矢量si，以找到具有最低度量并因而與最有可能發(fā)送的符號矢量對應(yīng)的哪個矢量。
為了獲得該列表MLD算法的最優(yōu)性能，發(fā)射器信號之一、優(yōu)選具有最低接收信噪比(SNR)的那個信號被指定為第一流并因此通過干擾撤銷獲得具有最高接收信噪比(SNR)的發(fā)射器信號是很重要的。這很重要，因為干擾撤銷步驟對噪聲的影響敏感。
對于2發(fā)射器示例，做該判決的簡單方法如下 如果(if)(其為SNR的估計)，則從列表生成發(fā)射器2的值并使用IC導(dǎo)出發(fā)射器1的估計， 否則(else)， 從列表生成發(fā)射器1的值并使用IC導(dǎo)出發(fā)射器2的估計。
為了更詳細論述均衡器10，將使用2發(fā)射器系統(tǒng)作為示例，其中，第二發(fā)射器具有較高的接收SNR，因此由選擇器14和估計器15選擇的第一發(fā)射器值建立第一發(fā)射器值的候選星座的列表，并計算相應(yīng)第二發(fā)射器值的估計。
對于來自列表的流1的每個星座點s1，i(i＝1，...，L)，流2的估計信號

在估計器15中按下式獲得 其中，x為接收信號矢量(nR x 1)(參見式3)，xc，i為撤銷之后的接收信號矢量。則，xc，i的最小均方誤差xmmse，i按下式計算 然后，第二流(流2)的估計s2，i按下式獲得 其中，SNR為信噪比，例如平均信噪比，(.)+為Moore Penrose偽逆(pseudo inversePINV)函數(shù)。必須明白，Moore Penrose偽逆函數(shù)的使用只是示例，可使用其它適當(dāng)?shù)膫文婧瘮?shù)。
在估計器15中最終量化軟輸出信號

以獲得最后的硬判決估計
其中，Q(.)表示對應(yīng)于所選調(diào)制方案的量化函數(shù)。
這兩個值s1，i和

(它們構(gòu)成候選信號)接著被提供給極大似然檢測器16，將其用于MLD方程并在度量值計算器17中計算度量值mi 對所有候選星座值s1，i(i＝1，...，L)重復(fù)該處理(式9-13)。對于具有全部列表大小的16QAM方案，因為存在16個候選，因此該處理被重復(fù)16次，并生成16個mi(i＝1，...，L)值。同樣，對于具有全部列表大小的64QAM方案，該處理被重復(fù)64次，并生成64個mi(i＝1，...，L)值。
對于該列表MLD的每個重復(fù)，在極大似然檢測器16中只保留mi的最小值。最小值對應(yīng)于最有可能被發(fā)送的星座值

和s1，i，因此是檢測器16的硬輸出。與最先描述的MLD算法相比，這種算法具有復(fù)雜性優(yōu)勢，因為式13只需要被執(zhí)行與列表大小L對應(yīng)的次數(shù)。對于整個列表，L＝調(diào)制星座大小。另一方面，最先描述的MLD必須執(zhí)行式4與(調(diào)制星座圖大小)nT對應(yīng)的次數(shù)。
下文中，描述本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)和均衡方法的額外有優(yōu)勢的實現(xiàn)可能性，其改善了性能，降低了復(fù)雜性且易于實現(xiàn)。
軟判決值計算 設(shè)置在選擇器14、估計器15和檢測器16中的上述列表MLD算法(式9-13)產(chǎn)生與最有可能被發(fā)送的星座值有關(guān)的硬判決。列表MLD算法因此輸出與這些星座值所關(guān)聯(lián)的比特有關(guān)的硬判決。(示例的關(guān)聯(lián)比特模式可根據(jù)圖4和圖5示出的16QAM和64QAM星座圖的示例見于星座點附近)。
對于多數(shù)通信系統(tǒng)(尤其使用“軟”判決信道編碼的通信系統(tǒng))，如果均衡器產(chǎn)生具有指示均衡器確定其符號的置信度的軟信息的比特，則可獲得大大的性能改善。因此本文提議產(chǎn)生軟比特的方法和結(jié)構(gòu)，即軟判決值計算器18。
為了生成列表MLD均衡器的軟比特，在使用式9-13來處理流1的每個星座值s1，i(i＝1，...，L)時不再只保留最低mi，而是將在從度量值計算器17中所計算出的所有度量mi(i＝1，...，L)存儲到表格中。此外，對于每個i，存儲與

和s1，i關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)比特模式。接著將度量及其關(guān)聯(lián)比特模式基于上升的度量值按行存儲在計算器18中，使得最小度量處于表格的底部。
已存儲了16QAM(L＝16)的完整列表的示例表格在圖6中示出。為了計算各比特的軟信息，在計算器18中把最小度量(被置于表格的底部)所關(guān)聯(lián)的比特模式與列表中連續(xù)行的比特模式進行比較。在比特中存在變化(從1到0或者0到1)時，在最小度量和最先出現(xiàn)比特變化的下一最小度量之間的度量差被作為該比特的軟信息。該計算的兩個示例在圖6中示出。
如果在列表的最高行，沒有發(fā)現(xiàn)給定比特的變化，則該比特的軟輸出被設(shè)為與列表大小L有關(guān)的指示高置信度的預(yù)定值。
也可使用其它實現(xiàn)的變型，但是本文提議使用最小度量和改變比特的下一最小度量之間的度量差值的一般原理。要明白，在計算器18中執(zhí)行的所述軟判決值計算也可與最先所述的極大似然檢測而不與列表MLD結(jié)合。
一般而言，軟判決值計算器18適合根據(jù)所述度量值的至少某些度量值的候選信號矢量計算最有可能的候選信號矢量的軟判決值。優(yōu)選地，軟判決值計算器適合根據(jù)所述度量值的至少某些度量值的候選信號矢量之間的差值計算軟判決值。更優(yōu)選地，極大似然檢測器16適合通過選擇最小度量值檢測最有可能的候選信號矢量，其中，所述軟判決值計算器18適合根據(jù)最小度量值的最有可能的候選信號矢量與其它度量值的候選信號矢量之間的差值來計算最有可能的候選信號矢量的軟判決值。因此，軟判決值計算器18優(yōu)選適合根據(jù)最小度量值和其中在對應(yīng)候選信號矢量中相對于最小度量值的候選信號矢量出現(xiàn)改變的下一最小度量值的候選信號矢量之間的差值來計算所述軟判決值。因此，軟判決值計算器18優(yōu)選適合計算與最小度量值和其中在對應(yīng)候選信號矢量中相對于最小度量值的候選信號矢量出現(xiàn)改變的下一最小度量值之間的差值成比例的所述軟判決值。因此，軟判決值計算器18優(yōu)選適合以最小度量值和其中在對應(yīng)候選信號矢量中相對于最小度量值的候選信號矢量出現(xiàn)改變的下一最小度量值之間的差值來計算所述軟判決值。優(yōu)選地，候選信號矢量由比特模式構(gòu)成，其中軟判決值計算器適合對最有可能的候選信號矢量的比特模式的每個比特計算軟判決值。
尤拉距離計算的復(fù)雜性降低 式(13)，即所謂的MLD方程，該方程在檢測器16中運算，計算接收信號x和被信道矩陣H相乘的可能的傳輸信號矢量s之間的尤拉距離。它要求范式運算‖(.)‖2的計算。如果假設(shè)該變量表示式(13)的復(fù)信號，則可把式(13)展開如下 (14) 這里，子下標(biāo)(real)和(imag)表示復(fù)信號的I(同相)和Q(正交)分量。如式(14)所示，該運算涉及4次平方函數(shù)(.)2。這些平方函數(shù)要求相關(guān)項相乘。由于式(14)必須被執(zhí)行多次，且因為乘法是在硬件中實現(xiàn)的復(fù)雜運算，因此可通過使用以下近似改進度量計算器17和檢測器18，使其適合式(14) (15) 其中，abs(.)函數(shù)是絕對值函數(shù)。該絕對值函數(shù)可例如以硬件輕易實現(xiàn)，因為它只要求去除指示符號信息(符號位)的比特。
一般而言，度量值計算器17適合使用絕對值計算根據(jù)所述接收信號矢量和信道估計值與候選信號矢量的乘積計算度量值。優(yōu)選地，度量值計算器17因而適合根據(jù)接收信號矢量和信道估計值與候選信號矢量的乘積之間的差值的絕對值計算計算每個所述度量值。因此，度量值計算器17優(yōu)選適合根據(jù)每個接收信號流的接收信號和信道估計值與該數(shù)據(jù)流的相應(yīng)候選星座值的乘積之間的每個差值的絕對值計算計算每個度量值。因此，度量值計算器17優(yōu)選適合根據(jù)對每個差值所計算的絕對值之和計算各個度量值。
要注意，剛才所述的改進度量計算器17和檢測器16可與列表MLD結(jié)合、即與選擇器14和估計器15結(jié)合，或者與最先描述的極大似然檢測結(jié)合。同樣，改進度量計算器17和檢測器16可與或不與軟判決值計算器18結(jié)合。
MMSE/ZF預(yù)處理步驟 到現(xiàn)在為止，已針對列表MLD描述了候選星座值的完整列表的計算和使用，它是L＝調(diào)制星座圖大小的列表。由于如在估計器15和檢測器16中所執(zhí)行的列表MLD的主要處理包括處理式(9)-(13)L次，因此如果列表大小L降低則可獲得大為減少的復(fù)雜性。因此，提議使用預(yù)處理結(jié)構(gòu)、即處理器19，它提供與最有可能發(fā)送的符號矢量可能出現(xiàn)的位置有關(guān)的信息。
在處理器19中，實現(xiàn)MMSE(最小均方誤差)或者ZF(zero forcing迫零)算法。為了闡述該算法又使用2發(fā)射器示例 對于MMSE算法的情況，處理器適合執(zhí)行以下步驟。
步驟1導(dǎo)出MMSE解，即根據(jù)信道估計值、信噪比和所接收信號矢量對所接收信號矢量的估計 其中，(.)+為Moore Penrose偽逆(PINV)函數(shù)(可使用其它適當(dāng)?shù)膫文婧瘮?shù))，SNR為估計的信噪比。值

和

表示軟值。
步驟2量化MMSE解 接著，對軟值

和

進行量化以滿足 其中，Q(.)表示調(diào)制方案的量化函數(shù)并做關(guān)于哪些星座值有可能被發(fā)送的硬判決。
步驟3構(gòu)成大小減少的列表(L<調(diào)制星座圖大小) 根據(jù)在處理器19中確定的具有最高信號功率的那個發(fā)射器，選擇

或

作為包含要被包含在列表中的點的區(qū)域或范圍的中心(或偏移或者靠近該中心)。圖7到圖10分別示出了與L＝16、25、32和36點的列表大小對應(yīng)的示例區(qū)域。如這些圖所示，MMSE解用“X”標(biāo)注，量化的MMSE解標(biāo)注為陰影星座點和包含在列表中的周圍點。所述區(qū)域的準(zhǔn)確大小和形狀為特定實現(xiàn)，這些圖只示出了可能示例。區(qū)域(以及在該區(qū)域里面的并行點的數(shù)目)越大，則性能越好但復(fù)雜性越高。
對于迫零解，第一步由“導(dǎo)出ZF解步驟”代替，在該步驟中對2發(fā)射器示例的接收信號矢量的估計可只根據(jù)信道估計值和所接收信號矢量計算 通常，處理器19適合計算所接收信號的星座值的估計，并在信號星座圖中確定多個與所估計星座值鄰近的候選星座值。因此，處理器19優(yōu)選適合根據(jù)信道估計值和所接收信號計算星座值的估計。更優(yōu)選地，處理器19適合根據(jù)信道估計值矩陣和所接收信號矢量的乘積計算星座值的估計。此外，處理器19優(yōu)選適合根據(jù)信道估計值的偽逆矩陣和所接收信號矢量的乘積計算星座值的估計。備選地，處理器19適合根據(jù)信道估計值、信噪比值估計和所接收信號計算所述星座值的估計。因此，處理器19優(yōu)選適合根據(jù)包括信道估計值和信噪比值估計的倒數(shù)值的矩陣與所接收信號的乘積計算星座值的估計。處理器19還優(yōu)選適合根據(jù)包括所述信道估計值和信噪比值估計的倒數(shù)值的偽逆矩陣與所接收信號的乘積計算星座值的估計。
處理器19，在計算所接收信號矢量的各數(shù)據(jù)值的星座值估計之后，即在計算所接收信號矢量的各接收數(shù)據(jù)流的每個數(shù)據(jù)值的星座值估計之后，優(yōu)選適合根據(jù)傳輸質(zhì)量選擇所述星座值估計之一，并在所述信號星座圖中確定多個與所選估計星座值鄰近的候選星座值。此外，處理器19優(yōu)選適合通過在信號星座圖中選擇多個與所述估計的星座值鄰近的候選星座值，確定所述多個候選星座值作為在信號星座圖中在所述那個所估計星座值周圍的所有可用星座值的子集。
要明白，均衡器10中的處理器19的實現(xiàn)可與軟判決值計算器18的實現(xiàn)和/或改進檢測器16和度量值計算器17的實現(xiàn)結(jié)合。
新穎特征4偽逆計算和局部Hs預(yù)計算 如前所述，標(biāo)準(zhǔn)列表MLD算法對該列表中的各s1，i(i＝1，...，L)執(zhí)行式9-13。式(9)-(13)因此在選擇器14、估計器15和檢測器16中被運算L次。
提議，通過只在可從信道估計器11獲得新信道信息時計算由在度量值計算器17中所執(zhí)行的式(11)中的(.)+運算所表示的所需偽逆，降低其中存在數(shù)據(jù)時隙(data slot)之前的前同步部分的系統(tǒng)和/或在其中信道變化非常緩慢的系統(tǒng)的復(fù)雜性。對于具有如圖2所示的幀結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，這意味著在計算器17中只在前同步階段期間或結(jié)束時或者在數(shù)據(jù)階段開始時計算式11的偽逆。
這意味著與對該狀態(tài)或技術(shù)的均衡器的各個符號計算L次相比，該偽逆只計算一次。因此降低了復(fù)雜性。
此外，對于其中存在數(shù)據(jù)時隙之前的前同步部分的系統(tǒng)(參見圖2)和/或?qū)τ谄渲行诺雷兓浅＞徛南到y(tǒng)，在數(shù)據(jù)時隙期間式(13)(或者式(15)，如果實現(xiàn)的話)所需的某些處理也可重新分配到前同步時隙。通過將式(13)展開并進行因式分解可見 由于信道元素hij(i＝1，...，nR，j＝1，...，nT)不改變(且如果獲得了新的信道估計值則只需要重新計算)，且因為已知s1，i(i＝1，...，L)的全集、即所選傳輸信號的候選星座值。所以，由Ai和Bi表示的局部乘積項可在前同步階段期間或結(jié)束時或者數(shù)據(jù)階段開始時計算。這在圖11中以圖示出。
這意味著在前同步期間只需要在計算器17中對每個i值計算一次Ai和Bi，且不需要對每個新符號重新進行計算。
一般而言，選擇器14適合選擇兩路或兩路以上傳輸信號(或者數(shù)據(jù)流)中之一。此外，估計器15適合對所選傳輸信號的至少某些候選星座值，通過干擾撤銷計算計算未選的哪些傳輸信號的估計星座值，以便獲得所述至少某些候選星座值的每個星座值的候選信號矢量，每個候選信號矢量包括對應(yīng)未選的那些所述傳輸信號的估計星座值以及所選傳輸信號的所述至少某些候選星座值中之一，其中在獲得新信道估計值的情況下只更新干擾撤銷計算和/或極大似然檢測(比較式(13)和/或式(15))中所用的信道估計值。優(yōu)選地，在所述干擾撤銷計算中，計算撤銷信號矢量和信道估計矢量之間的乘積，所述信道估計矢量包括未選的那些所述傳輸信號的所述信道估計值。因此，在獲得未選的那些所述傳輸信號的新信道估計值的情況下只更新信道估計矢量。此外，優(yōu)選地，根據(jù)接收信號矢量與用所選傳輸信號的信道估計值相乘的相應(yīng)候選星座值之間的差值計算撤銷信號矢量，因此在獲得新信道估計值時只更新所選傳輸信號的信道估計值。所以，極大似然檢測器16可適合根據(jù)信道估計值與候選信號矢量的乘積來檢測所述最有可能的傳輸信號矢量(式(13)和/或(15)的實現(xiàn))，其中，在獲得新信道估計值時只更新用所述所選傳輸信號的候選星座值相乘的信道估計值。
權(quán)利要求
1.一種用于無線通信系統(tǒng)的接收裝置的均衡結(jié)構(gòu)(10)，在所述無線通信系統(tǒng)中，用表示兩個或兩個以上接收數(shù)據(jù)流的接收信號矢量接收從一個或多個發(fā)射機并行發(fā)送的兩個或兩個以上傳輸信號，所述信號包括依照調(diào)制方案調(diào)制到載波信號上的信息，其中，所有可能的傳輸信號由所述調(diào)制方案的信號星座圖中的候選星座值表示，包括
度量值計算器(17)，適合使用絕對值計算根據(jù)所述接收信號矢量和信道估計值與候選信號矢量的乘積計算度量值，每個候選信號矢量包括所述兩個或兩個以上傳輸信號中每個傳輸信號的候選星座值，
極大似然檢測器(16)，適合根據(jù)所述度量值檢測具有距相應(yīng)接收信號矢量的最小尤拉距離的所述候選信號矢量中之一作為最有可能的傳輸信號矢量。
2.如權(quán)利要求1所述的均衡結(jié)構(gòu)(10)，
其中，所述度量值計算器(17)適合根據(jù)所述接收信號矢量與所述信道估計值和候選信號矢量的乘積之間的差值的絕對值計算計算所述度量值的每個度量值。
3.如權(quán)利要求2所述的均衡結(jié)構(gòu)(10)，
其中，所述度量值計算器(17)適合根據(jù)每個接收數(shù)據(jù)流的接收信號與所述信道估計值和所述數(shù)據(jù)流的相應(yīng)候選星座值的乘積之間的各個差值的絕對值計算計算所述度量值的每個度量值。
4.如權(quán)利要求3所述的均衡結(jié)構(gòu)(10)，
其中，所述度量值計算器(17)適合根據(jù)對所述差值的每個差值所計算的絕對值之和計算所述度量值的每個度量值。
5.一種無線通信系統(tǒng)的均衡方法，在所述無線通信系統(tǒng)中，用表示兩個或兩個以上接收數(shù)據(jù)流的接收信號矢量接收從一個或多個發(fā)射機并行發(fā)送的兩個或兩個以上傳輸信號，所述信號包括依照調(diào)制方案調(diào)制到載波信號上的信息，其中，所有可能的傳輸信號由所述調(diào)制方案的信號星座圖中的候選星座值表示，包括以下步驟
使用絕對值計算根據(jù)所述接收信號矢量和信道估計值與候選信號矢量的乘積計算度量值，每個候選信號矢量包括所述兩個或兩個以上傳輸信號中每個傳輸信號的候選星座值，
根據(jù)所述度量值檢測具有距相應(yīng)接收信號矢量的最小尤拉距離的所述候選信號矢量中之一作為最有可能的傳輸信號矢量。
6.如權(quán)利要求5所述的均衡方法，
其中，根據(jù)所述接收信號矢量和所述信道估計值與候選信號矢量的乘積之間的差值的絕對值計算計算所述度量值的每個度量值。
7.如權(quán)利要求6所述的均衡方法，
其中，根據(jù)每個接收數(shù)據(jù)流的接收信號和所述信道估計值與所述數(shù)據(jù)流的相應(yīng)候選星座值的乘積之間的各個差值的絕對值計算計算所述度量值的每個度量值。
8.如權(quán)利要求7所述的均衡方法，
其中，根據(jù)對所述差值的每個差值所計算的絕對值之和計算所述度量值的每個度量值。
9.一種可直接加載到用于在無線通信系統(tǒng)中接收信息信號的接收裝置的內(nèi)部存儲器中的計算機程序，包括
軟件代碼，適合在所述接收裝置中運行時執(zhí)行權(quán)利要求5-8中任一項所述的步驟。
全文摘要
本發(fā)明包括用于無線通信系統(tǒng)的接收裝置的均衡結(jié)構(gòu)(10)，在所述無線通信系統(tǒng)中，用表示兩個或兩個以上接收數(shù)據(jù)流的接收信號矢量接收從一個或多個發(fā)射機并行發(fā)送的兩個或兩個以上傳輸信號，所述信號包括依照調(diào)制方案調(diào)制到載波信號上的信息，其中，所有可能的傳輸信號由所述調(diào)制方案的信號星座圖中的候選星座值表示，包括度量值計算器(17)，適合使用絕對值計算根據(jù)所述接收信號矢量和信道估計值與候選信號矢量的乘積計算度量值，每個候選信號矢量包括所述兩個或兩個以上傳輸信號中每個傳輸信號的候選星座值；極大似然檢測器(16)，適合根據(jù)所述度量值檢測具有距相應(yīng)接收信號矢量的最小尤拉距離的所述候選信號矢量中之一作為最有可能的傳輸信號矢量。本發(fā)明還包括對應(yīng)的均衡方法和執(zhí)行所述方法的計算機程序。
文檔編號H04L25/03GK101512996SQ200780031753
公開日2009年8月19日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月28日
發(fā)明者R·斯蒂林-加拉徹 申請人:索尼德國有限責(zé)任公司