本發(fā)明一般涉及數(shù)字通信，尤其涉及用于解碼數(shù)據(jù)信號的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

多路徑傳播是使信號通過兩條或更多條路徑到達(dá)接收機裝置或設(shè)備的傳播現(xiàn)象。多路徑傳播還會導(dǎo)致在行進(jìn)通過相同通信介質(zhì)的不同信號之間或相同信號的不同成分之間的干擾。這種現(xiàn)象可能發(fā)生在例如有線通信鏈路中，由于例如由阻抗失配引起的信號反射。在數(shù)字無線電通信中，多路徑傳播可能由于大氣和地球物體的信號反射而發(fā)生。在光通信系統(tǒng)中，光纖傳播環(huán)境的色散和多重反射可能會導(dǎo)致多路徑傳播。

多路徑傳播導(dǎo)致的破壞性干擾，主要是符號間干擾(isi)可能會導(dǎo)致錯誤并影響通信質(zhì)量。諸如均衡器、正交多載波調(diào)制和耙式接收機之類的信號處理技術(shù)可以用于校正isi的問題。

已經(jīng)提出了多天線技術(shù)來將多路徑傳播從要避免的有害物轉(zhuǎn)換成增加并且可能地倍增有線、無線和光通信系統(tǒng)的容量的源。在這樣的通信系統(tǒng)中，收發(fā)機設(shè)備中的發(fā)射/接收天線、多載波調(diào)制系統(tǒng)中的子載波或光纖通信中的不同傳播模式和極化狀態(tài)可有利地用于將信息從一個或多個發(fā)射機攜帶到一個或多個接收機。

有線、無線或光通信媒體的多路徑傳播可被利用以采用時空編碼和解碼技術(shù)來提高傳輸速率。時空編碼器實現(xiàn)在發(fā)射機設(shè)備中以對信息符號流進(jìn)行編碼并發(fā)送編碼的符號。時空編碼器可以在若干時隙期間且在多個子載波上使用一個或多個發(fā)射天線。在接收機設(shè)備處，時空解碼器用于恢復(fù)由發(fā)射機設(shè)備傳送的預(yù)期信息流。

最初開發(fā)了用于在稱為單用戶mimo的無線多天線系統(tǒng)(mimo)中實現(xiàn)的無線多天線技術(shù)的時空編碼和解碼技術(shù)。這樣的系統(tǒng)包括一對發(fā)射機/接收機，每個發(fā)射機/接收機配備有一個或多個天線。時空編碼和解碼技術(shù)已經(jīng)集成在涉及許多互通用戶對的各種無線通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)中，并且可能與諸如時分多址(tdma)、頻分多址(fdma)、碼分多址多址(cdma)和空分多址(sdma)的多址技術(shù)相結(jié)合。時空編碼和解碼技術(shù)可以進(jìn)一步與諸如ofdm(正交頻分多路復(fù)用)和fbmc(濾波器組多載波)的多載波調(diào)制格式相結(jié)合來實現(xiàn)。

除了無線通信之外，時空編碼和解碼技術(shù)也可用于在長距離的光纖鏈路中提供高傳輸速率。此外，可以在基于光纖的傳輸系統(tǒng)中高效地實現(xiàn)時空編碼和解碼技術(shù)，以對抗光傳輸介質(zhì)的損耗和減損。示例性的應(yīng)用包括偏振分多路復(fù)用系統(tǒng)(pmd)和模分多路復(fù)用系統(tǒng)(mdm)。

時空編碼和解碼技術(shù)在增加傳輸速率方面的優(yōu)勢為各種通信標(biāo)準(zhǔn)中的開發(fā)和實現(xiàn)鋪平了道路。示例性的應(yīng)用包括在itug.hn和homeplugav2規(guī)范中標(biāo)準(zhǔn)化的電力線有線通信，例如在wi-fi(ieee802.11n和ieee802.11ac)中標(biāo)準(zhǔn)化的無線自適應(yīng)通信以及在諸如hspa+(3g)、wimax(4g)、長期演進(jìn)(lte)和未來5g的許多系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)化的蜂窩通信。

由于多路徑傳播，源自mimo通信系統(tǒng)的各種輸入的信息符號疊加在接收機設(shè)備處。所接收的信號或信道輸出是在一個或多個時隙期間以及在一個或多個子載波上由一個或多個發(fā)射機使用一個或多個天線發(fā)送的各種信息符號的一組線性組合。mimo系統(tǒng)中的接收機設(shè)備的目標(biāo)是解決用于恢復(fù)原始信息的這組線性組合?？梢詫崿F(xiàn)時空解碼器來達(dá)到這樣的目標(biāo)。

給定mimo信道輸出和表示傳輸信道的信道矩陣，時空解碼器遞送原始信息符號的估計。

在時空解碼器中實現(xiàn)的解碼過程可以分為兩個不同的階段：預(yù)處理階段和估計階段。第一階段的目的是將信道矩陣轉(zhuǎn)換為具有更好的調(diào)理或正交性質(zhì)的等效或近似等效的矩陣。這樣的性質(zhì)使估計階段的計算復(fù)雜度降低和/或性能得到改善。示例性的預(yù)處理技術(shù)包括減格，最小均方均衡廣義判決反饋均衡(mmse-gdfe)濾波和排序方法如v-blast和h范數(shù)定序。可以使用減格技術(shù)來獲得準(zhǔn)正交列向量的信道矩陣。減少技術(shù)的一個例子是在“a.k.lenstra，h.w.lenstra和h.w.lovász，factoringpolynomialswithrationalcoefficients，mathematischeannalen261(4)：515-534，1982年”中公開的lll減少。在“j.jalden和p.elia，dmtoptimalityoflr-aidedlineardecodersforageneralclassofchannels，latticedesigns，andsystemmodels，ieeetransactionsoninformationtheory，第56卷，第10期，第4765-4780頁”公開的mmse-gdfe濾波器可用于獲得一個條件良好的信道矩陣。可以使用排序技術(shù)來改變不同信息符號的解碼順序。示例性的排序技術(shù)是例如在“g.j.foschini，layeredspace-timearchitectureforwirelesscommunicationinafadingenvironmentwhenusingmulti-elementantennas.belllabstech.j.第1卷，第41-59頁，1996年”中公開的v-blast和例如在“m.-o.damen,h.el-gamal和g.caire，onmaximum-likelihooddecodingandthesearchfortheclosestlatticepoint，informationtheory,ieeetransactionson,第49卷,第10期,第2389-2402頁，2003年”中公開的h范數(shù)排序。

在第二階段中，可以實現(xiàn)解碼算法，以從變換的信道矩陣確定原始信息符號的估計。存在各種解碼算法。取決于構(gòu)成原始信息符號的向量的不同流分別是聯(lián)合地、單獨地還是以子向量的組解碼，解碼算法通?？梢员环诸悶槁?lián)合、單流或子塊解碼器。解碼算法的選擇可以取決于接收機設(shè)備處可用的計算資源和所要求的性能水平。

通過應(yīng)用基于最大似然(ml)解碼標(biāo)準(zhǔn)的解碼算法獲得均勻分布的信息符號的最優(yōu)性能。ml解碼算法將接收到的信號與可能發(fā)送的符號進(jìn)行比較，并且決定支持相對于接收的信號具有最小歐幾里德距離的信息符號的向量。ml解碼器提供最小的解碼錯誤概率。

ml解碼器可以以各種方式實現(xiàn)?；诟F舉搜索的實現(xiàn)方式要求超過可用的處理和存儲能力的密集的處理和存儲能力。可以使用替代的ml順序解碼算法來提供最佳性能，同時采用比基于窮舉搜索的方法少的計算和存儲資源。

順序解碼器是基于信道矩陣的qr分解的聯(lián)合解碼器，并且在解碼樹中執(zhí)行樹搜索以解決ml解碼問題。解碼樹包括多個節(jié)點、層級、分支和路徑。節(jié)點對應(yīng)于信息符號的不同的可能值。

存在幾個ml序列解碼器，并且根據(jù)樹搜索策略一般將ml序列解碼器分為三個族。順序解碼器可以基于深度優(yōu)先策略，例如在“e.viterbo和j.boutros，auniversallatticecodedecoderforfadingchannels，ieeetransactionsoninformationtheory,45(5):1639–1642,1999年7月”中公開的?？梢韵窭缭凇皉.fano，aheuristicdiscussionofprobabilisticdecoding，ieeetransactionsoninformationtheory,9(2):64-74,1963年”中公開的堆棧解碼器那樣使用廣度優(yōu)先樹搜索策略。其他順序解碼器可以基于最佳優(yōu)先策略，如sb-stack解碼器，例如在“g.r.ben-othman,r.ouertani和a.salah，thesphericalboundstackdecoder，inproceedingsofinternationalconferenceonwirelessandmobilecomputing,第322–327頁,2008年10月”中公開的。

順序ml解碼算法提供最佳性能，但是需要作為信息符號所屬的字母表的大小和部署天線數(shù)量的函數(shù)而增加的高的計算復(fù)雜度。星座的大小通常影響在解碼樹的每個層級處所要訪問的節(jié)點的數(shù)目。部署天線的數(shù)量通常影響解碼樹中的層級數(shù)目。

在單流解碼算法中，各種信息符號被單獨解碼?？梢允褂脙煞N不同的解碼策略：線性或非線性。使用線性解碼策略，線性解碼算法首先創(chuàng)建符號間無干擾數(shù)據(jù)流，以解耦不同的信息符號，然后分別遞送每個符號的估計。因此，關(guān)于給定信息符號的決定與剩余的估計符號無關(guān)。通過使用濾波矩陣對信道輸出的投影來實現(xiàn)第一步驟中的干擾消除。零強制(zf)和最小均方誤差(mmse)解碼器是線性單流解碼器的示例?？商娲?，單流解碼器可以根據(jù)非線性解碼策略進(jìn)行操作，信息符號被單獨估計。然而，與線性解碼算法不同，給定符號的估計受到具有非線性解碼器的先前估計的符號影響。零強制判決反饋均衡器(zf-dfe)解碼器是非線性單流解碼器的示例。它被稱為連續(xù)干擾消除(sic)方案。它使用信道矩陣的qr分解以從先前估計的符號遞歸地確定每個單個符號的估計。然后遞歸地消除符號間干擾，給定符號上的任何解碼誤差在即將到來的估計上傳播，從而導(dǎo)致性能降級。線性和非線性單流解碼器需要低的解碼復(fù)雜度，但提供有限的性能。

使用子塊解碼器，信息符號的向量被分成多個子向量，并且每個子向量被分別解碼。根據(jù)傳輸信道代表矩陣的子塊分割來執(zhí)行信息符號的子向量分割。

某些子塊解碼器使用數(shù)據(jù)流的空間復(fù)用來應(yīng)用用于無線mimo系統(tǒng)的組合的ml和dfe解碼方案，如“won-joonchoi,r.negi和j.m.cioffi，combinedmlanddfedecodingforthev-blastsystem，ieeeinternationalconferenceoncommunications.卷3,第1243-1248頁,2000年.”公開的。因此，長度為n的信息符號向量被分成長度分別為p和n-p的兩個子向量。在第一階段中，使用ml解碼器來估計包括p個信息符號的子向量。使用這些估計符號，接收機使用判決反饋均衡遞歸地執(zhí)行符號間干擾消除，以確定構(gòu)成信息符號的第二子向量的剩余n-p個符號的估計。盡管這樣的2塊解碼方案允許實現(xiàn)比zf-dfe解碼更好的性能，但它們?nèi)匀皇谴蝺?yōu)的。

已經(jīng)提出了用于使用線性時空分塊編碼(stbc)的時空編碼mimo系統(tǒng)的其他子塊解碼方案。已經(jīng)考慮了特定類別的低復(fù)雜度ml可解碼stbc，例如在“d.n.dao,c.yuen,c.tellambura,y.l.guan和t.t.tjhung，four-groupdecodablespace-timeblockcodes，ieeetransactionsonsignalprocessing,56(1):424–430,2008年1月”中公開的多組可解碼編碼系列。

其他類別的低復(fù)雜度ml可解碼stbc包括快速可解碼編碼，如“e.biglieri,y.hong和e.viterbo，onfast-decodablespace-timeblockcodes，inieeeinternationalzurichseminaroncommunications,116–119,2008年3月”中公開的。

另外其他類別的低復(fù)雜度ml可解碼stbc的包括快速組可解碼編碼，如“t.p.ren,y.l.guan,c.yuen和r.j.shen，fast-group-decodablespace-timeblockcode，inproceedingsofieeeinformationtheoryworkshop,第1–5頁,2010年1月”中公開的。

在屬于這些編碼系列之一的stbc存在的情況下的子塊解碼可以有利地使用信道矩陣的qr分解來執(zhí)行。等效信道矩陣的零結(jié)構(gòu)允許以降低的復(fù)雜度對信息符號的各個子向量進(jìn)行有效的遞歸解碼，而不犧牲解碼誤差性能。特別地，可以以單獨的方式并行地估計符號的一些子向量，從而允許更快和更低復(fù)雜度的解碼。

根據(jù)預(yù)處理和估計階段的計算復(fù)雜度來確定解碼過程的整體解碼復(fù)雜度?？梢允褂妙A(yù)處理技術(shù)來改善次優(yōu)解碼算法的性能或降低最優(yōu)順序解碼器的復(fù)雜度。然而，現(xiàn)有的預(yù)處理技術(shù)需要可能影響整體處理復(fù)雜度的計算復(fù)雜度。此外，這種預(yù)處理方法可能不適用于子塊解碼算法。因此，需要設(shè)計特別適用于子塊解碼方案的低復(fù)雜度預(yù)處理方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決這些問題和其他問題，提供了一種解碼器，用于對在通信系統(tǒng)中通過傳輸信道接收的信息符號的向量進(jìn)行解碼。傳輸信道通過由列向量構(gòu)成的信道矩陣表示。信息符號攜帶一組信息位。所述解碼器包括：

-被配置為確定一組輔助信道矩陣的變換單元，每個輔助信道矩陣通過執(zhí)行信道矩陣的列向量中的至少一個列向量的線性組合來確定；

-分解單元，被配置為確定每個輔助信道矩陣分解為上三角矩陣和正交矩陣；

-矩陣選擇單元，被配置為根據(jù)與所述輔助上三角矩陣的分量相關(guān)的選擇標(biāo)準(zhǔn)，在確定的一組輔助信道矩陣及其對應(yīng)的上三角矩陣和正交矩陣中選擇至少一個輔助信道矩陣。

解碼器被配置為通過將與所選擇的輔助信道矩陣相對應(yīng)的正交矩陣的轉(zhuǎn)置乘以接收信號來確定輔助信號。解碼器被配置為通過應(yīng)用解碼算法根據(jù)輔助信號和與所選擇的輔助信道矩陣對應(yīng)的上三角矩陣來確定信息符號向量的至少一個估計。

在一個實施例中，變換單元可以被配置為通過確定一組變換矩陣來確定一組輔助信道矩陣。變換矩陣包括整數(shù)值，并且具有等于1或者負(fù)1的行列式。通過將所述信道矩陣乘以所確定的一組變換矩陣中的每個矩陣來確定所述一組輔助信道矩陣。

在一個實施例中，分解單元可以被配置為通過執(zhí)行每個確定的輔助信道矩陣的qr分解來從每個輔助信道矩陣中確定上三角矩陣和正交矩陣。

在特定實施例中，矩陣選擇還可以被配置為根據(jù)至少一個子塊解碼參數(shù)將從每個輔助信道矩陣確定的每個上三角矩陣分成多個上三角子矩陣和多個矩形子矩陣。子塊解碼參數(shù)可以在由預(yù)定數(shù)量的子塊、一組子塊長度和預(yù)定義的一組符號估計算法組成的組中選擇。在這樣的實施例中，選擇標(biāo)準(zhǔn)可以取決于與所確定的上三角子矩陣和/或矩形子矩陣相關(guān)的至少一個選擇度量。

在一個實施例中，所述至少一個選擇度量可以是確定的上三角子矩陣和/或矩形子矩陣的大于或等于度量閾值的分量的數(shù)量的函數(shù)。度量閾值是實數(shù)。

在某些實施例中，度量閾值可以取決于信道噪聲方差。

在其他實施例中，度量閾值可以取決于至少一個子塊解碼參數(shù)。

在子塊解碼的應(yīng)用中，解碼器可以被配置為取決于預(yù)定義數(shù)量的子塊和一組子塊長度，根據(jù)信息符號的向量分割成多個子塊，將輔助信號分割成多個子向量。解碼器還可以被配置為通過應(yīng)用來自預(yù)定義的一組符號組估計算法的符號估計算法而根據(jù)預(yù)定義數(shù)量的子塊來確定信息符號的每個子向量的至少一個估計。

在一個實施例中，可以對信息符號的每個子向量應(yīng)用不同的符號估計算法?？梢栽谟身樞蚪獯a算法、zf解碼算法、zf-dfe解碼算法和mmse解碼算法組成的組中選擇符號估計算法。

在某些實施例中，解碼器可以被進(jìn)一步配置為在所選擇的至少一個變換的信道矩陣上執(zhí)行減格和/或mmse-gdfe預(yù)處理。

在一些實施例中，解碼器可以被配置為確定用于確定一組信息位上的對數(shù)似然比值的信息符號的每個子向量的多個估計。

還提供了一種用于接收和解碼信息符號向量的接收機。接收機包括根據(jù)任何前述特征的解碼器，該解碼器用于對信息符號的向量解碼。

在本發(fā)明的一個應(yīng)用中，在無線多輸入多輸出通信系統(tǒng)中，提供了能夠接收數(shù)據(jù)的無線設(shè)備。無線設(shè)備包括根據(jù)前述實施例中任一項的用于接收和解碼信息符號向量的接收機。

在本發(fā)明的光學(xué)多輸入多輸出通信系統(tǒng)的一個應(yīng)用中，提供了能夠接收數(shù)據(jù)的光學(xué)設(shè)備。光學(xué)設(shè)備包括根據(jù)前述實施例中任一項的用于接收和解碼信息符號向量的接收機。

還提供了一種對在通信系統(tǒng)中通過傳輸信道接收的信息符號向量進(jìn)行解碼的方法。傳輸信道由包括列向量的信道矩陣表示。該方法包括：

-確定一組輔助信道矩陣，每個輔助信道矩陣通過執(zhí)行信道矩陣的列向量中的至少一個列向量的線性組合來確定；

-將每個輔助信道矩陣分解成上三角矩陣和正交矩陣；

-根據(jù)與輔助上三角矩陣的分量相關(guān)的選擇標(biāo)準(zhǔn)，在所確定的一組輔助信道矩陣及其對應(yīng)的上三角矩陣和正交矩陣中選擇至少一個輔助信道矩陣。

該方法包括通過將與所選擇的輔助信道矩陣相對應(yīng)的正交矩陣的轉(zhuǎn)置乘以接收信號來確定輔助信號。該方法還包括通過應(yīng)用解碼算法而根據(jù)輔助信號和與所選擇的輔助信道矩陣對應(yīng)的上三角矩陣來確定信息符號向量的至少一個估計。

在一些實施例中，該方法可以包括通過確定一組變換矩陣來確定該組輔助信道矩陣。變換矩陣包括整數(shù)值并且具有等于一(1)或負(fù)1(-1)的行列式。通過將所述信道矩陣乘以所確定的一組變換矩陣中的每個矩陣來確定所述一組輔助信道矩陣。

在一些實施例中，該方法可以包括通過執(zhí)行每個輔助信道矩陣的qr分解來從每個輔助信道矩陣中確定上三角矩陣和正交矩陣。

在一些實施例中，該方法還可以包括根據(jù)至少一個子塊解碼參數(shù)，將從每個輔助信道矩陣確定的每個上三角矩陣分成多個上三角子矩陣和多個矩形子矩陣。在由預(yù)定義數(shù)量的子塊、一組子塊長度和預(yù)定義的一組符號估計算法組成的組中選擇至少一個子塊解碼參數(shù)。

還提供了一種用于對在通信系統(tǒng)中通過傳輸信道接收的信息符號的向量進(jìn)行解碼的計算機程序產(chǎn)品。傳輸信道由信道矩陣表示。該計算機程序產(chǎn)品包括：

非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，以及存儲在非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)上的指令，當(dāng)所述指令被處理器執(zhí)行時使所述處理器：

-確定一組輔助信道矩陣，每個輔助信道矩陣通過執(zhí)行信道矩陣的列向量中的至少一個列向量的線性組合來確定；

-確定每個輔助信道矩陣分解為上三角矩陣和正交矩陣；

-根據(jù)與輔助上三角矩陣的分量相關(guān)的選擇標(biāo)準(zhǔn)，在確定的一組輔助信道矩陣及其對應(yīng)的上三角矩陣和正交矩陣中選擇至少一個輔助信道矩陣。

處理器可以通過將與所選擇的輔助信道矩陣相對應(yīng)的正交矩陣的轉(zhuǎn)置乘以接收信號來確定輔助信號。還可以進(jìn)一步使處理器通過應(yīng)用解碼算法，根據(jù)輔助信號和與所選擇的輔助信道矩陣對應(yīng)的上三角矩陣來確定信息符號向量的至少一個估計。

有利的是，各種實施例允許將解碼過程的預(yù)處理階段適應(yīng)于實現(xiàn)的解碼算法，以降低整體計算復(fù)雜度。

特別是對于諸如順序ml解碼和遞歸子塊解碼方案的基于qr解碼的應(yīng)用，本發(fā)明的各種實施例能夠在需要合理的計算復(fù)雜度的同時減少解碼錯誤。

有利地，在對遞歸子塊解碼算法的應(yīng)用中，本發(fā)明的各種實施例允許將信道矩陣變換成具有零條目的特定位置的矩陣，使得能夠減少誤差傳播，并且可能地減少信息符號的不同子向量的解碼的并行化。

技術(shù)人員在考察附圖和具體實施方式后，本發(fā)明的其它優(yōu)點將變得清楚。本文中旨在并入任何其它優(yōu)點。

附圖說明

并入且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的各種實施例，并且其中：

-圖1示出了本發(fā)明在通信系統(tǒng)中的示例性應(yīng)用的示意圖；

-圖2示出了無線單用戶mimo系統(tǒng)中的時空解碼器的實現(xiàn)方式的示意圖；

-圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的時空解碼器的結(jié)構(gòu)的框圖；

-圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的矩陣計算單元的結(jié)構(gòu)的框圖；

-圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的矩陣選擇單元的結(jié)構(gòu)的框圖；

-圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的解碼單元的框圖；

-圖7是描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的遞歸子塊解碼的方法的流程圖；以及

-圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的時空解碼器的硬件體系結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例單獨地或組合地提供了用于解碼通過具有優(yōu)化的計算復(fù)雜度的通信系統(tǒng)中的傳輸信道接收的信息符號的向量的方法、設(shè)備和計算機程序產(chǎn)品。傳輸信道由包括列向量的信道矩陣表示。本發(fā)明的實施例是基于根據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)將信道矩陣變換成矩陣，使得能夠降低實現(xiàn)以確定信息符號向量的至少一個估計的解碼算法的復(fù)雜度。

根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的方法、設(shè)備和計算機程序產(chǎn)品可以在不同類型的系統(tǒng)中實現(xiàn)。具體地，可以在通信系統(tǒng)中實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的方法、設(shè)備和計算機程序產(chǎn)品，以確定從一個或多個發(fā)射機設(shè)備向接收機設(shè)備傳送的信息符號向量的估計。

將參考通信系統(tǒng)進(jìn)行某些實施例的以下描述，僅用于說明的目的。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，本發(fā)明的各種實施例可以集成在諸如信號處理系統(tǒng)的其他類型的系統(tǒng)中。

圖1示出了本發(fā)明在通信系統(tǒng)100中的示例性應(yīng)用。通信系統(tǒng)100可以是有線、無線或光學(xué)系統(tǒng)。通信系統(tǒng)100可以包括被配置為通過傳輸信道13向至少一個接收機設(shè)備15(以下稱為“接收機”)發(fā)送多個信息符號的至少一個發(fā)射機設(shè)備11(以下稱為“發(fā)射機”)。接收機15可以包括至少一個解碼器10來解碼由一個或多個發(fā)射機設(shè)備11發(fā)送的信息符號。

發(fā)射機設(shè)備11可以配備有一個或多個發(fā)射天線，并且接收機設(shè)備15可以配備有一個或多個接收天線。傳輸信道13可以是任何有線連接、無線介質(zhì)或基于光纖的鏈路。

通信系統(tǒng)100可以是包括：無線多天線發(fā)射機設(shè)備11的無線單用戶mimo系統(tǒng)，被配置為傳送表示輸入數(shù)據(jù)的信息符號流，以及無線多天線接收機設(shè)備15，被配置為對由發(fā)射機11傳送的符號解碼。

通信系統(tǒng)100可以是其中多個無線發(fā)射機設(shè)備11和接收機設(shè)備15彼此通信的無線多用戶mimo系統(tǒng)。在這樣的實施例中，通信系統(tǒng)100還可以使用諸如tdma、fdma、cdma和sdma之類的任何多址技術(shù)。

通信系統(tǒng)100可以是基于光纖的通信系統(tǒng)。因此，所接收的信號可以對應(yīng)于通過光纖的不同極化狀態(tài)傳輸?shù)男畔⒎柣蛟诙嗄９饫w的不同模式上傳播的信息符號。此外，諸如wdma(波分多址)的多址技術(shù)可以用在這種光通信系統(tǒng)中。

傳輸信道13可以是任何線性加性高斯白噪聲(awgn)信道或使用諸如ofdm或fbmc的單載波或多載波調(diào)制格式的多路徑信道。

在對無線單用戶mimo系統(tǒng)的應(yīng)用中，可以減少接收信號的基于qr的解碼的復(fù)雜性，而不犧牲誤差性能。各種解碼方法和設(shè)備的示例性應(yīng)用包括但不限于在諸如wi-fi(ieee802.11n)、蜂窩wimax(ieee802.16e)、協(xié)作wimax(ieee802.16j)、長期演進(jìn)(lte)、lte高級和5g正在進(jìn)行中的標(biāo)準(zhǔn)化等無線標(biāo)準(zhǔn)中可實現(xiàn)的配置中的mimo解碼。

僅為了說明的目的，將參考適應(yīng)配備有nt≥1個發(fā)射天線的發(fā)射機設(shè)備11和配備有用于對發(fā)射機11發(fā)送的信息符號解碼的nr≥1個接收天線的接收機設(shè)備15的無線單用戶mimo系統(tǒng)進(jìn)行以下描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，本發(fā)明的各種實施例應(yīng)用于諸如無線多用戶mimo系統(tǒng)和光mimo系統(tǒng)的其他通信系統(tǒng)中。通常，本發(fā)明可以集成在任何通信系統(tǒng)中，其特征在于在接收機設(shè)備處的信道輸出的線性表示(等效地是格子表示)。

參考圖2，示出了可以實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的示例性的無線通信系統(tǒng)200。mimo系統(tǒng)200可以包括實現(xiàn)時空分塊編碼(stbc)的發(fā)射機20，以分發(fā)隨時間和空間維度調(diào)制的符號。站的每個發(fā)射機20可以根據(jù)無線通信系統(tǒng)200與另一個站的接收機21交換數(shù)據(jù)。

mimo系統(tǒng)可以呈現(xiàn)對稱配置。如本文所使用的，對稱配置是指在這種情況下發(fā)射機和接收機配備有相同數(shù)量的天線nt＝nr的配置?？商娲兀琺imo配置可以是不對稱的，在這種情況下，接收天線的數(shù)量nr與發(fā)射天線的數(shù)量nt不同。特別地，在一個實施例中，為了避免秩不足問題，接收天線的數(shù)量nr可能大于發(fā)射機處的天線數(shù)量nt。

發(fā)射機20可以通過有噪聲的無線mimo信道將信號傳送到接收機21。發(fā)射機20可以實現(xiàn)于能夠在諸如例如在設(shè)備或移動站中的無線環(huán)境中操作的不同設(shè)備或系統(tǒng)中。發(fā)射機20可以是固定的或移動的。它可以包括例如：

-實現(xiàn)諸如塊碼或卷積碼的前向糾錯(fec)碼的信道編碼器201；

-實現(xiàn)調(diào)制方案的調(diào)制器203，例如遞送調(diào)制符號向量sc的正交幅度調(diào)制(qam)；

-用于遞送碼字矩陣x的時空編碼器205；

-nt個發(fā)射天線207，每個發(fā)射天線與ofdm或fbmc調(diào)制器相關(guān)聯(lián)。

發(fā)射機20可以被配置為使用實現(xiàn)例如卷積碼的fec編碼器201將所接收的信息位流編碼為數(shù)據(jù)輸入。然后可以使用調(diào)制器203將經(jīng)編碼的二進(jìn)制信號調(diào)制成符號向量sc?？梢詫崿F(xiàn)不同的調(diào)制方案，例如具有2^q個符號或狀態(tài)的2^q-qam或2^q-psk。調(diào)制向量sc可以是包括具有每個符號q位的復(fù)值符號s1,s2,…,sк的復(fù)值向量。

信息符號sj具有平均功率es，并且可以寫為以下形式：

sj＝re(sj)+iim(sj)(1)

在等式(1)中，i表示復(fù)數(shù)，使得i²＝-1，re(.)和im(.)運算符分別輸出輸入值的實部和虛部。

當(dāng)使用諸如2^q-qam的調(diào)制格式時，2^q個符號或狀態(tài)表示整數(shù)域的子集。相應(yīng)的星座由表示不同狀態(tài)或符號的2^q個點構(gòu)成。另外，在平方調(diào)制的情況下，信息符號的實部和虛部屬于相同的有限字母a＝[–(q-1),(q-1)]。調(diào)制方案的最小距離dmin表示星座中兩個相鄰點之間的歐氏距離，在這種實例中等于2。

時空編碼器205可以用于從編碼的符號生成碼字矩陣x。時空編碼器205可以使用長度為t的線性stbc，并且可以遞送屬于碼本c并且經(jīng)過t個時隙發(fā)送的維度為nt×t的碼字矩陣x。這些代碼的編碼率等于每個信道使用的復(fù)符號，其中к是在這種情況下構(gòu)成維度為к的向量sc＝[s1,s2,…,sк]^t的編碼復(fù)值符號的數(shù)量。當(dāng)使用全速率碼時，時空編碼器205對к＝ntt復(fù)值符號進(jìn)行編碼。stbc的示例是完美編碼(perfectcodes)。完美編碼通過對復(fù)數(shù)信息符號的數(shù)量進(jìn)行編碼來提供全編碼率，并滿足非消失的行列式性質(zhì)。

通過在不同的發(fā)射天線上多路復(fù)用所接收的復(fù)值信息符號而不執(zhí)行時間維度上的編碼，時空編碼器205可以使用被稱為v-blast方案的空間多路復(fù)用方案。

如此構(gòu)造的碼字可以使用例如ofdm或fbmc調(diào)制器使用多載波調(diào)制技術(shù)從時域轉(zhuǎn)換到頻域，并且在發(fā)射天線207上擴散。信號可以可選地在濾波、頻率轉(zhuǎn)置和放大之后從發(fā)射天線207發(fā)送。

接收機21可以被配置為通過經(jīng)衰落和干擾且由復(fù)值信道矩陣hc表示的傳輸信道(也稱為“通信信道”)在無線網(wǎng)絡(luò)中接收和解碼由發(fā)射機20傳送的信號。此外，通信信道可能是有噪聲的，例如受高斯噪聲影響。

接收機21可以集成在基站中，諸如蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點b、局域網(wǎng)或自組織網(wǎng)絡(luò)中的接入點或在無線環(huán)境中操作的任何其它接口設(shè)備。接收機21可以是固定的或移動的。在一個示例性的實施例中，接收機21可以包括：

-時空解碼器211，被配置為從信道矩陣hc和信道輸出信號yc給出調(diào)制符號向量sc的估計

-解調(diào)器213，被配置為通過執(zhí)行所估計的符號向量的解調(diào)來生成二進(jìn)制序列；

-信道解碼器215，被配置為使用例如維特比算法(viterbialgorithm)來給出作為所發(fā)送位的估計的二進(jìn)制信號作為輸出。

接收機21實現(xiàn)在發(fā)射機20中執(zhí)行的處理的反向處理。因此，如果在發(fā)射機處使用單載波調(diào)制而不是多載波調(diào)制，則fbmc解調(diào)器的nrofdm可以由相應(yīng)的單載波解調(diào)器來取代。

參考圖3，示出了根據(jù)一些實施例的時空解碼器211的結(jié)構(gòu)。因此，時空解碼器211可以包括復(fù)數(shù)到實數(shù)轉(zhuǎn)換器301，其被配置為將復(fù)值信道矩陣hc轉(zhuǎn)換為實值等效信道矩陣h，并將復(fù)值信道輸出yc轉(zhuǎn)換為維數(shù)n的實值向量y。時空解碼器211可以包括矩陣計算單元303，其被配置為從信道矩陣確定一組輔助信道矩陣，并且根據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)在所確定的一組輔助信道矩陣中選擇至少一個輔助信道矩陣?？梢酝ㄟ^執(zhí)行信道矩陣的列向量中的至少一個向量的線性組合來確定每個輔助信道矩陣。根據(jù)信道矩陣的變換，實數(shù)值表示中的信息符號向量可以轉(zhuǎn)換成向量st。時空解碼器211可以包括解碼單元307，其被配置為從接收信號和所選擇的至少一個輔助信道矩陣確定輔助信號，并且通過應(yīng)用解碼算法來確定變換后的信息符號向量的至少一個估計時空解碼器211還可以包括處理單元309，其被配置為使用應(yīng)用于由矩陣計算單元303變換信道矩陣的變換運算和到向量的實數(shù)到復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換來遞送復(fù)值信息符號的向量的估計轉(zhuǎn)換操作是在復(fù)數(shù)到真實轉(zhuǎn)換器301處執(zhí)行的處理的逆。

參考圖4，示出了基于qr的解碼中根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的矩陣計算單元303的結(jié)構(gòu)。ml順序解碼、zf-dfe解碼和遞歸子塊解碼是這些實施例的示例。因此，矩陣計算單元303可以包括變換單元401，變換單元401包括：

-矩陣生成單元403，被配置為確定變換矩陣uq的集合nt。變換矩陣的數(shù)量nt是二(2)和n之間所包含的整數(shù)，以及

-矩陣乘法單元405，被配置為通過根據(jù)hq＝huq將信道矩陣(實值表示)乘以每個變換矩陣uq來確定一組nt個輔助信道矩陣hq。

矩陣計算單元303還可以包括：

-分解單元407，被配置為通過對輔助信道矩陣執(zhí)行qr分解來確定每個輔助信道矩陣hq的上三角矩陣rq和正交矩陣qq，以及

-矩陣選擇單元409，被配置為根據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)從所確定的一組輔助信道矩陣中選擇至少一個輔助信道矩陣ht及其對應(yīng)的上三角矩陣r和正交矩陣q。因此，所選擇的至少一個輔助信道矩陣可以寫成ht＝hut＝qr的形式，其中ut是使得能夠確定所選擇的輔助信道矩陣的變換矩陣。根據(jù)信道矩陣的變換，實數(shù)值表示中的信息符號向量可以被變換為向量

在一些實施例中，變換矩陣uq可以是單模矩陣，即包括整數(shù)值并且具有單一絕對值的行列式。特別地，變換矩陣uq可以是對應(yīng)于信道矩陣的行或列的置換的二進(jìn)制值的置換矩陣。

即使不限于這樣的應(yīng)用，本發(fā)明在遞歸子塊解碼應(yīng)用中具有某些優(yōu)點。下面將參照遞歸子塊解碼的應(yīng)用進(jìn)行描述，僅用于說明的目的。

圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的應(yīng)用于遞歸子塊解碼的矩陣選擇單元409的結(jié)構(gòu)的框圖。因此，矩陣選擇單元409可以包括：

-矩陣分割單元501，被配置為在給定一組子塊解碼參數(shù)的情況下將每個上三角矩陣rq分割成多個上三角子矩陣和多個矩形子矩陣子塊解碼參數(shù)的集合可以包括至少預(yù)定數(shù)量的子塊n，一組子塊長度lk，k＝1,…,n，滿足以及一組符號估計算法d^(k)。因此，上三角矩陣rq可以被分割為包括n個上三角子矩陣和個矩形子矩陣的個子矩陣；

-度量計算單元503，被配置為確定與分割的上三角子矩陣和/或矩形子矩陣的分量有關(guān)的至少一個度量。對于與索引q(q＝1,…,nt)的上三角矩陣rq對應(yīng)的子矩陣，與索引k的上三角子矩陣相關(guān)的度量表示為與矩形子矩陣相關(guān)的度量被表示為以及

-分析單元505，被配置為分析由度量計算單元503傳送的所確定的至少一個度量，并根據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)來確定至少一個上三角矩陣r和正交矩陣q。在某些實施例中，選擇度量可以與度量和/或相關(guān)。

在一些實施例中，矩陣選擇單元409可以包括被配置為存儲至少一組預(yù)定義度量閾值的存儲單元507。在這樣的實施例中，分析單元505還可以被配置為通過將度量計算單元503所確定的度量與存儲單元507中存儲的度量閾值進(jìn)行比較來確定至少一個上三角矩陣和一個正交矩陣。

在某些實施例中，變換矩陣的數(shù)量nt可以小于或等于子塊數(shù)n。

圖6示出了根據(jù)應(yīng)用于遞歸子塊解碼的一些實施例的解碼單元307的結(jié)構(gòu)。如圖6所示，解碼單元307可以包括乘法單元601，其被配置為通過對通過所選擇的輔助信道矩陣的qr分解獲得的矩陣q的轉(zhuǎn)置來對實值信號y進(jìn)行縮放來確定輔助信號解碼單元307還可以包括分割單元603，其被配置為：

-分別將向量st和q^ty分割成子向量s^(k)和其中索引k的子向量具有長度lk，以及

-檢索所選上三角矩陣r的上三角子矩陣r^(k)和矩形子矩陣b^(kj)，k＝1,…,n,j＝k+1,…,+。

這些分割的子矩陣可以預(yù)先存儲在存儲單元507中。

使用子向量s^(k)和和分割的子矩陣r^(k)和b^(kj)，可以定義一組子塊(sb)k。對于每個索引k＝1,…,n-1，子塊(sb)k可以定義為對于k＝n，相應(yīng)的子塊由給出。

解碼單元307還可以包括n個符號估計單元605和n-1個連續(xù)干擾消除單元607。sic單元607可以與子塊(sb)k相關(guān)聯(lián)，并且被配置為計算向量符號估計單元605可以與每個子塊(sb)k相關(guān)聯(lián)，以使用符號估計算法d^(k)來確定估計解碼單元307還可以包括串行轉(zhuǎn)換器609，其被配置為通過聚合n個符號估計單元的輸出來確定實值向量

本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，本發(fā)明不限于對每個子塊使用估計單元605?？商娲兀梢允褂梦ㄒ环柟烙媶卧?05或一組符號估計單元605(該組包括比子塊的總數(shù)少的單元)來確定每個子向量的估計。此外，在半窮盡遞歸子塊解碼的應(yīng)用中，估計單元605可以被配置為確定信息符號的相應(yīng)子向量的兩個或更多個估計。此外，在一個應(yīng)用中，例如對于窮盡遞歸子塊解碼，估計單元605可以被配置為生成信息符號的子向量的所有可能的估計值。

在對使用空間多路復(fù)用方案和2^q-qam調(diào)制對從配備有nt個發(fā)射天線的發(fā)射機發(fā)送到配備有nr(nr≥nt)個接收天線的接收機的信號解碼的無線瑞利衰落多天線系統(tǒng)(單用戶mimo)的應(yīng)用中，接收的復(fù)值信號可以寫成如下形式：

yc＝hcsc+wc(2)

在等式(2)中，yc是nr維向量，sc表示維度為nt的傳輸信息符號的復(fù)值向量。復(fù)值nr×nt矩陣hc表示包括衰落增益的信道矩陣。在瑞利衰落信道中，信道矩陣hc的條目具有獨立的相同分布(i.i.d)復(fù)數(shù)高斯類型?？梢允褂弥T如最小二乘估計器之類的估計技術(shù)在接收機處的相干傳輸中估計信道矩陣。除了多路徑衰落效應(yīng)之外，傳輸信道可能是有噪聲的。噪聲可能是由于系統(tǒng)組件的熱噪聲、用戶間干擾和被天線攔截的干擾輻射引起的?？梢栽谕ㄟ^nr維復(fù)值向量wc按等式(2)建模的每個實數(shù)維度通過方差為σ²的零均值加性高斯白噪聲來對總噪聲建模。

給定信道輸出，接收機可以嘗試生成原始信息符號向量的估計。

圖7是描繪根據(jù)一些實施例以及根據(jù)遞歸子塊解碼應(yīng)用的解碼方法的流程圖。

在步驟701中，可以執(zhí)行復(fù)數(shù)到實數(shù)轉(zhuǎn)換以確定接收信號的實數(shù)值形式。

例如，在使用空間多路復(fù)用方案的一個實施例中，等式(2)中的系統(tǒng)可以被變換為：

等式(3)中的re(.)和im(.)運算符表示構(gòu)成基礎(chǔ)向量或矩陣的每個元素的實部和虛部。

等式(3)可以寫成以下形式：

y＝hs+w(4)

為了便于對以下實施例的理解，將參考空間多路復(fù)用方案進(jìn)行以下描述，并且涉及對稱mimo配置，其中發(fā)射機和接收機配備有相同數(shù)量的天線nt＝nr，僅用于說明的目的。因此，等式(4)中的實值向量y，s和w將被表示為n維向量，n＝2nt＝2nr，并且等效實值信道矩陣h將由平方n×n矩陣表示。向量s包括構(gòu)成向量sc的原始復(fù)合信息符號的實部和虛部。

在步驟703中，可以確定一組nt個變換矩陣uq,q＝1,…,nt。變換矩陣的數(shù)量可以包括在二(2)和n之間。變換矩陣uq是維度為n×n的方陣。它可以是包含整數(shù)值并且具有等于1的絕對值的行列式的任何單模矩陣。它可以對應(yīng)于基本列操作中的一個或任何組合，包括：

-交換(或置換)兩個或更多列；

-將一列的倍數(shù)添加到另一列；

-將任何列乘以非零值。

在其中設(shè)計變換矩陣以在其實值表示中置換(或交換)信道矩陣的列的實施例中，所確定的變換矩陣對應(yīng)于置換矩陣。置換矩陣是包含二進(jìn)制值的正交矩陣。置換矩陣可以與矩陣h的列的排序πq相關(guān)聯(lián)。通過以h＝(h1…h(huán)n)的形式寫信道矩陣的實值形式，其中向量hi,i＝1,…,n表示h的列，排序πq可以以的形式來表示。索引i的列向量hi被相應(yīng)地置換成向量πq(hi)。對應(yīng)于排序πq的置換矩陣uq是具有除了在行i中的零條目之外的所有零條目的矩陣，對應(yīng)于πq(hi)的索引的條目等于1。相應(yīng)的輔助(在這種情況下被置換的)信道矩陣相應(yīng)地由hq＝(πq(h1),…,πq(hn))給出。

在其他實施例中，變換矩陣可以對應(yīng)于信道矩陣的列向量的減少。在這種情況下，可以實現(xiàn)任何減格算法來確定至少一個變換矩陣。

確定的nt個變換矩陣uq可以用于通過根據(jù)hq＝huq將實值信道矩陣h乘以所確定的一組變換矩陣中的每個矩陣來計算nt個輔助信道矩陣hq，q＝1,…,nt。

在步驟705中，可以通過執(zhí)行每個輔助信道矩陣的qr分解使得hq＝qqrq來確定多個上三角矩陣和正交矩陣

在應(yīng)用于遞歸子塊解碼時，可以在步驟707中首先從存儲器接收或檢索包括至少一個子塊解碼參數(shù)的一組預(yù)定義子塊解碼參數(shù)。子塊解碼參數(shù)可以包括預(yù)定義數(shù)量子塊n(優(yōu)選等于至少兩個)、滿足的一組子塊長度lk,k＝1,…n，和一組符號估計算法d^{(k),k＝1,…,n}。長度lk，k＝1，…n，可以相等或不同。符號估計算法可能是相似或不同的。將參考包括這三種類型參數(shù)(n,lk,k＝1,…,n,d^{(k),k＝1,…,n})的子塊解碼參數(shù)進(jìn)行以下描述。

使用子塊解碼參數(shù)，可以在步驟709中執(zhí)行上三角矩陣rq的分割，q＝1,…,nt。因此，矩陣rq可以被分割為包括n個上三角子矩陣和個矩形子矩陣的個子矩陣，使得：

分割的上三角子矩陣表示維度lk×lk的方陣。

分割的子矩陣表示維度為lk×lj的矩形矩陣。

在步驟711中，可以根據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)來選擇子矩陣r^(k)和b^(jk)、正交矩陣q和變換矩陣ut中的至少一個輔助信道矩陣ht及其對應(yīng)的上三角矩陣r。

在一些實施例中，選擇標(biāo)準(zhǔn)可以取決于與分割的上三角子矩陣和/或分割的矩形子矩陣有關(guān)的至少一個選擇度量。特別地，選擇標(biāo)準(zhǔn)可以對應(yīng)于與分割的上三角子矩陣和/或矩形子矩陣的分量相關(guān)的一個或多個選擇度量的最大化或最小化。因此，可以計算分別與上三角子矩陣和矩形子矩陣相關(guān)的度量和度量

在應(yīng)用于基于qr的時空解碼的一些實施例中，與分割的矩形子矩陣相關(guān)的度量可以對應(yīng)于相應(yīng)的矩形子矩陣的零分量的數(shù)目。在這樣的實施例中，信道矩陣的變換可以旨在獲得具有最大數(shù)目零分量的上三角矩陣，或者獲得具有位于特定位置的零分量的上三角矩陣，從而能夠更好地解碼誤差性能/復(fù)雜度權(quán)衡。

零分量數(shù)目高于非零分量數(shù)目的矩陣被稱為稀疏矩陣。相比之下，稠密矩陣是具有大于零分量數(shù)目的非零條目數(shù)目的矩陣。

在解碼過程中使用的上三角矩陣中的零條目表示要解碼的信息符號的向量中的兩個信息符號之間的無關(guān)性。因此，在應(yīng)用于基于qr的時空解碼的本發(fā)明的某些實施例中，考慮解碼過程中的稀疏上三角矩陣r可以有利地使得能夠使用任何類型聯(lián)合的、單流的或子塊解碼方案來減少ml度量的所需計算的數(shù)量。

除了計算復(fù)雜度優(yōu)點之外，具有定位在例如矩形子矩陣中的零條目的稀疏上三角矩陣還可以提供性能改進(jìn)的優(yōu)點。

例如，當(dāng)應(yīng)用于zf-dfe解碼時，變換信道矩陣使得在解碼處理中使用的所選擇的上三角矩陣r具有位于矩形子矩陣內(nèi)的零條目，使得能夠減少由符號間干擾導(dǎo)致的誤差傳播。

在應(yīng)用于遞歸子塊解碼的另一示例中，信道矩陣的變換可以有利地實現(xiàn)變換的信息符號向量中的信息符號的不同子向量的解碼并行化。

此外，在順序解碼的另一應(yīng)用中，變換信道矩陣而使得在ml度量的分辨率中使用的所得到的上三角矩陣在特定位置中具有零條目可以有利地使得能夠通過以并行的方式獨立地訪問某些路徑或樹層級來搜索解碼樹中的ml解。結(jié)果，計算復(fù)雜度和處理時間可能會顯著降低。

在一個實施例中，可以使用與矩形子矩陣的分量相關(guān)的第一度量(以下稱為“硬稀疏性度量”)。它表示對于索引k的給定的分割的矩形子矩陣而言零條目的數(shù)目。在這些實施例中，選擇標(biāo)準(zhǔn)可以對應(yīng)于每個分割子塊的硬稀疏性度量的最大化。所有生成的變換矩陣上所選擇的變換矩陣可以對應(yīng)于使得能夠獲得具有用于個分割矩形子矩陣的最大硬稀疏性度量的上三角矩陣r的變換矩陣。

在另一個實施例中，可以使用與矩形子矩陣的分量相關(guān)的第二度量(以下稱為“加權(quán)稀疏性度量”)。它表示上三角矩陣中零條目的數(shù)量和位置。索引k的矩形子矩陣的加權(quán)稀疏性度量可以是由對應(yīng)子矩陣的分量在上三角矩陣rq中的位置加權(quán)的對應(yīng)子矩陣的分量的任何函數(shù)。組件的位置可以由一對行和列索引來定義。

在一些實施例中，矩陣選擇單元409可以包括被配置為存儲至少一組預(yù)定義度量閾值的存儲單元507。在這樣的實施例中，分析單元505還可以被配置為通過將度量計算單元503所確定的度量與存儲單元507中所存儲的度量閾值進(jìn)行比較來選擇至少一個輔助信道矩陣及其對應(yīng)的上三角矩陣和正交矩陣。在這樣的實施例中，可以使用與矩形子矩陣的分量相關(guān)的第三度量(以下稱為“軟稀疏性度量”)。它表示大于或等于預(yù)定義度量閾值的分割的矩形子矩陣中的值的數(shù)量。因此，選擇標(biāo)準(zhǔn)可以對應(yīng)于每矩形子矩陣中大于或等于預(yù)定閾值度量的最大條目數(shù)。在所有生成的變換矩陣上所選擇的變換矩陣可以對應(yīng)于使得能夠在分割的矩形子矩陣中獲得具有最大軟稀疏性度量的矩陣r的變換矩陣。

使用這樣的閾值，可以以并行方式單獨解碼信息符號中的一些或全部，盡管在解碼過程中使用的上三角矩陣中它們對應(yīng)的衰落系數(shù)不等于零。

閾值度量對于所有子塊可以是相同的，或者可以取決于子塊在上三角矩陣內(nèi)的位置。對于與相對于位于樹的最后一級中的節(jié)點(也稱為“葉節(jié)點”)的位于解碼樹中更高級的信息符號組相關(guān)聯(lián)的子塊，即靠近葉節(jié)點的位置，可以考慮更高的度量閾值。它可以有利地實現(xiàn)解耦信息符號并加速解碼過程的收斂。

除了性能改進(jìn)優(yōu)點之外，在使用硬件實現(xiàn)的某些實施例中，可以顯著減少所需的存儲、計算和處理資源，因為可以部署特定算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以利用底層矩陣的稀疏結(jié)構(gòu)來存儲和操縱稀疏矩陣。

在步驟713中，可以使用所選擇的輔助信道矩陣來確定等式(4)的等效系統(tǒng)。因此，等式(4)可以首先被重寫為：

在等式(6)中，表示整數(shù)值向量，并且對應(yīng)于與使用所選擇的變換矩陣ut的信道矩陣的變換相關(guān)聯(lián)的信息符號s的實值向量的變換副本。給定矩陣q的正交性，可以根據(jù)下式來確定等式(6)的等效系統(tǒng)：

在等式(7)中，表示縮放的噪聲向量。

在基于qr的解碼的應(yīng)用中，考慮了等式(7)的實值等效系統(tǒng)用于估計原始傳輸?shù)男畔⒎枴?/p>

用于聯(lián)合解碼信息符號的ml解碼問題由下式給出：

在等式(8)中，t表示屬于變換向量st的分量的字母。字母t可以在某些實施例中根據(jù)組成真實向量s的復(fù)值向量sc的實部和虛部所屬的字母a＝[cmin,cmax]來確定。

ml度量可以定義為：

在遞歸子塊解碼的一個應(yīng)用中，可以執(zhí)行子塊解碼以恢復(fù)原始信息符號的估計。因此，在步驟715中，可以執(zhí)行向量分割為n個子向量，使得索引k(k＝1,…,n)的子向量具有長度lk。相同的子向量分割可以應(yīng)用于噪聲向量以確定長度lk的n個子向量使得

可以將子塊解碼參數(shù)，所選擇的上三角矩陣r的分割子矩陣r^(k)和b^(kj)和分割子向量分組為子塊(sb)k,k＝1,…,n。子塊(sb)k(k＝1,…,n-1)，可以由一組參數(shù)定義，使得其中：

對于k＝n，子塊可以由定義，使得：

等式(10)和(11)中的系統(tǒng)可以用于解碼信息符號的各個子向量。

根據(jù)這些子塊組，等式(9)中的ml解碼度量可以寫為：

因此，可以在步驟719中遞歸地執(zhí)行符號s^(k),k＝n,n-1,…,1的原始子向量的子塊估計?？梢栽诓襟E717中執(zhí)行對應(yīng)于k＝n的初始化。

可以對每個子塊(sb)k,k＝n,n-1,…1重復(fù)步驟719，以確定變換向量st的符號s^(k)的子向量的子向量估計對于每個k＝n-1,…1，子向量可以在步驟725中根據(jù)先前估計的子向量和矩形子矩陣b^(kj)來計算，j＝k+1,…,n。索引k的子向量的估計可以使用符號估計算法d^(k)、上三角矩陣r^(k)和計算的子向量來確定。對于k＝n，可以使用在步驟717初始化的對應(yīng)的符號估計算法d⁽ⁿ⁾、相應(yīng)的上三角子矩陣r⁽ⁿ⁾和向量來確定估計

如果確定在步驟723中已經(jīng)估計了符號的所有子向量，則可以執(zhí)行步驟727，以從子向量構(gòu)建輸出，作為信息符號sc的復(fù)值向量的估計構(gòu)建步驟可以包括三個階段。首先，可以通過聚合不同的子向量估計來構(gòu)造實值向量然后，可以通過根據(jù)使用所選擇的變換矩陣來變換向量來確定信息符號s的向量的估計最后，所獲得的向量可以被轉(zhuǎn)換成復(fù)值向量使得對于j＝1,…,n/2，分量由下式給出：

在等式(13)中，(u)j表示向量u的第j個元素。

根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，對于k＝1,…,n，在步驟719中實現(xiàn)的符號估計算法d^(k)可以相似或不同。符號估計算法d^(k)可以但不限于任何順序解碼方案、zf、mmse或zf-dfe。

在給定的子塊(sb)k中使用順序解碼器的一個實施例中，對應(yīng)的解碼器d^(k)通過根據(jù)下式最小化子塊度量來遞送估計

可以使用諸如球體解碼器(sd)、堆棧解碼器和sb堆棧解碼器(sb-stack)的順序樹搜索算法來求解等式(14)。

此外，在某些實施例中，可以使用例如減格和/或mmse-gdfe濾波來執(zhí)行解碼之前對于上三角子矩陣r^(k)的預(yù)處理。在子塊分割和解碼之前，預(yù)處理方法也可以應(yīng)用于信道矩陣。

雖然在使用信息符號的空間復(fù)用的mimo系統(tǒng)的情況下已經(jīng)詳細(xì)描述了各種實施例，但是應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明也可應(yīng)用于使用線性時空分塊編碼的配置。在存在長度為t和對к個符號編碼的時空分塊編碼的情況下，信道輸出的實值表達(dá)式可以寫成等式(4)的線性表示形式，其中等效信道矩陣是由下式給出的實值2nrt×2к矩陣heq：

2ntt×2к矩陣g表示稱為線性時空分塊編碼的生成矩陣或編碼矩陣的實值矩陣。it表示維度t的單位矩陣，運算符是kronecker矩陣積。

此外，雖然本發(fā)明的各種實施例是對于以相同數(shù)量的發(fā)射天線和接收天線為特征的對稱mimo配置進(jìn)行詳述，但是應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明也可以應(yīng)用于其中nt＜nr的非對稱mimo配置中。也可以通過下式給出的等效系統(tǒng)執(zhí)行步驟701的復(fù)數(shù)到實數(shù)轉(zhuǎn)換來獲得等式(4)形式的線性表示：

在等式(16)中，矩陣u和v是從矩陣hc＝udv^t的奇異值分解與矩陣d一起獲得的酉矩陣。d是具有表示矩陣hc的奇異值的正對角條目的對角矩陣。上標(biāo)表示hermitian轉(zhuǎn)置算子。

此外，本發(fā)明的各種實施例不限于特定類型的遞歸子塊解碼，并且適用于任何其他類型的子塊解碼，例如專利申請ep15306808.5中公開的半窮盡遞歸子塊解碼。此外，本發(fā)明的各種實施例既適用于硬解碼又適用于軟解碼。

在軟輸出解碼的一個應(yīng)用中，根據(jù)各種實施例的方法和設(shè)備允許生成信息符號的原始向量的估計列表。這樣獲得的列表可以用于計算用于近似由原始信息符號攜帶的不同信息位的外在信息的對數(shù)似然比值。可以執(zhí)行步驟719至727的多次迭代以便填充估計列表。

本文描述的方法和設(shè)備可以通過各種手段來實現(xiàn)。例如，這些技術(shù)可以在硬件、軟件或其組合中實現(xiàn)。對于硬件實現(xiàn)方式，時空解碼器211的處理元件可以例如根據(jù)僅硬件配置(例如，在具有相應(yīng)存儲器的一個或多個fpga、asic或vlsi集成電路中)或根據(jù)使用vlsi和dsp的配置來實現(xiàn)。

圖8表示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的時空解碼器211的示例性的硬件體系結(jié)構(gòu)80。硬件體系結(jié)構(gòu)80可以在機器或計算機執(zhí)行的設(shè)備中實現(xiàn)。如圖所示，時空解碼器211可以包括可能通過數(shù)據(jù)和地址端口89彼此交互的各種計算、存儲和通信單元，并且包括：

-用于接收例如來自接收天線209的輸入數(shù)據(jù)的輸入外圍設(shè)備81；

-處理外圍設(shè)備83，其包括一個或多個微處理器(cpu)，例如fpga或asic，其被配置為例如執(zhí)行相應(yīng)的指令以根據(jù)本發(fā)明的各種實施例來運行方法和算法；

-存儲外圍設(shè)備85，其可能包括隨機存取存儲器(ram)或只讀存儲器，以存儲例如子塊解碼參數(shù)以及例如在解碼之前計算的轉(zhuǎn)換矩陣和輔助信道矩陣的集合。

-輸出外圍設(shè)備87，其包括諸如顯示器之類的通信模塊，使得能夠例如在接收機設(shè)備21和mimo系統(tǒng)管理員之間進(jìn)行人機交互以用于配置和維護目的。

此外，雖然已經(jīng)關(guān)于無線單用戶mimo系統(tǒng)描述了本發(fā)明的一些實施例，但是應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不限于這樣的應(yīng)用。本發(fā)明可以集成在任何由信道輸出的線性表示表征的線性通信系統(tǒng)中操作的接收機設(shè)備中。通信系統(tǒng)可以是有線、無線或基于光纖的適應(yīng)單個或多個用戶、使用單個或多個天線以及單載波或多載波通信技術(shù)。例如，本發(fā)明可以集成在無線分布式mimo系統(tǒng)實現(xiàn)的接收機設(shè)備中。分布式mimo可以用于例如在3g、4g、lte和未來5g標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用的蜂窩通信。例如在自組織網(wǎng)絡(luò)(無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、機器對機器通信、物聯(lián)網(wǎng)等)中應(yīng)用的協(xié)作通信也是分布式mimo系統(tǒng)的示例。除了無線網(wǎng)絡(luò)之外，本發(fā)明可以集成在基于光纖的通信系統(tǒng)(例如偏振分多路復(fù)用ofdm(pdm-ofdm)系統(tǒng))中實現(xiàn)的光接收機設(shè)備中。

此外，本發(fā)明不限于通信設(shè)備，并且可以集成在信號處理設(shè)備中，例如在諸如音頻分頻器和音頻母帶的音頻應(yīng)用中使用的有限脈沖響應(yīng)(fir)的電子濾波器。因此，給定階數(shù)為m的fir濾波器的輸出序列，可以使用一些實施例來確定輸入序列的估計。

在另一應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方法、設(shè)備和計算機程序產(chǎn)品可以實現(xiàn)在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)中，例如irnss、北斗(beidou)、glonass、伽利略(galileo)；包括例如至少一個gps接收機、用于使用例如載波相位測量來估計定位參數(shù)的gps。

此外，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方法、設(shè)備和計算機程序產(chǎn)品可以在密碼系統(tǒng)中實現(xiàn)，用于確定用于在數(shù)據(jù)或消息存儲、處理或通信期間加密/解密數(shù)據(jù)或消息的密碼算法中所使用的私有秘值的估計。在基于格子的密碼學(xué)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)/消息以格點形式被加密。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，可以有利地執(zhí)行這種加密數(shù)據(jù)的解密，從而能夠?qū)崿F(xiàn)以降低的復(fù)雜度成功恢復(fù)秘值的高的可能性。

此外，本文描述的方法可以通過提供給任何類型的計算機的處理器的計算機程序指令來實現(xiàn)以引起具有執(zhí)行指令的處理器的機器實現(xiàn)本文指定的功能/動作。這些計算機程序指令也可以存儲在可以引導(dǎo)計算機以特定方式工作的計算機可讀介質(zhì)中。為此，可以將計算機程序指令加載到計算機上以使得執(zhí)行一系列操作步驟，從而產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的過程，使得所執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)本文指定的功能的過程。

雖然已經(jīng)通過各種示例的描述說明了本發(fā)明的實施例，并且雖然已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地描述了這些實施例，但是申請人的意圖并不是將所附權(quán)利要求的范圍限制于這些細(xì)節(jié)或以任何方式限制于這些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易看出額外的優(yōu)點和修改。因此，本發(fā)明的更廣泛的方面不限于所示出和描述的具體細(xì)節(jié)、代表性方法和說明性的示例。