專利名稱：利用球解碼技術(shù)的信號檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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 decoding techniques)的信號檢測。
背景技術(shù)：
最近，在通信系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)，多輸入多輸出(MIMO)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)是所接收信號的檢測。
所接收信號的檢測是指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)自一個MIMO天線的信號(符號)，信號解碼的目標(biāo)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ri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(fù)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。困難的是以一種有效方式發(fā)現(xiàn)最接近所接收符號ri的調(diào)制模式符號，或該最接近符號的候選。
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 Universal Lattice Code Decoder for FadingChannels″，IEEE Transactions on Information Theory，Vol.45，No.5，July 1999，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。球解碼器是一種具有低復(fù)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ri的最接近有效調(diào)制模式符號而被逐一確定。
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xN-1等等，產(chǎn)生包括符號xi的向量x。這里用下標(biāo)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。
當(dāng)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(dǎo)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(biāo)。已知的球解碼器被設(shè)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)的一些可用先驗信息。該先驗信息可以提高確定發(fā)送信號的準(zhǔn)確度。
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(dāng)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。
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。
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MIMO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
本發(fā)明的第一方面涉及一種用于檢測信號的方法，所述方法包括接收表示在接收器中所接收到的信號的第一組符號，以及利用球解碼技術(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。
本發(fā)明的第二方面涉及一種用于檢測信號的方法，所述方法包括接收表示接收器處所接收的信號的第一組符號，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，以及針對所述第二組的至少一個符號，確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息。
本發(fā)明的第三方面涉及一種用于檢測信號的方法，所述方法包括接收表示接收器處所接收的信號的第一組符號，以及利用球解碼技術(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一個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
本發(fā)明的第四方面涉及一種用于檢測信號的設(shè)備，所述設(shè)備配置為接收表示接收器天線處所接收的信號的第一組符號，以及利用球解碼技術(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。
本發(fā)明的第五方面涉及一種用于檢測信號的設(shè)備，所述設(shè)備配置為接收表示接收器天線處所接收的信號的第一組符號，以及利用球解碼技術(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，以及針對所述第二組的至少一個符號，確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息。
本發(fā)明的第六方面涉及一種用于檢測信號的設(shè)備，所述設(shè)備配置為接收表示接收器天線處所接收的信號的第一組符號，以及利用球解碼技術(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一個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
本發(fā)明的第七方面涉及一種用于檢測信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括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。
本發(fā)明的第八方面涉及一種用于檢測信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括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；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；以及用于針對所述第二組符號的至少一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。
本發(fā)明的第九方面涉及一種用于檢測信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括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一個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。


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，其中圖1示意地示出了本發(fā)明的實施例能被用于的MIMO通信系統(tǒng)；圖2圖解示出了用于信號檢測的球解碼器的概念；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，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，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，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，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(shè)備，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，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，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r1的第一位的位似然度產(chǎn)生，圖8示出被用作例子的具有Gray映射的16-QAM星座，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r1的第一位的d0和d1距離的步驟，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，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，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，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，以及圖13B示出了圖13A中流程圖的第二部分。
具體實施例方式
在下面的描述中，通常參考一個多輸入多輸出(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)。
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。由所接收信號攜帶的信息可是編碼的，也可是未編碼的。
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Nr個接收天線的接收天線陣列。在下文中，考慮對稱性約束Nt＝Nr。在每個時間周期期間發(fā)送的向量被表示為x＝[x1，x2，...，xN]，其中每個分量是例如從復(fù)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{m1，m2，...，mn}為基的格生成矩陣(lattice generator matrix)，以及v={v1,v2,...,vNt}]]>為信息位被映射到的整數(shù)分量向量。
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MIMO系統(tǒng)，信道矩陣H表示多輸入多輸出系統(tǒng)的信道而xi表示由該多輸入多輸出系統(tǒng)的一個天線所發(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表示與不同代碼之一有關(guān)的信號。
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。
球解碼器檢測器的目標(biāo)是在球或半徑 內(nèi)尋找有效星座(格Λ)點，其以根據(jù)以下矩陣的所接收點為中心m(x^|r,H)=Σi-1n|ri-hixi|2...(Eq.1)]]>其中r＝Hx+n是所接收的向量，而格Λ是由矩陣L:RNt→RNt]]>所定義的線性變換的結(jié)果，當(dāng)應(yīng)用于立方格zNt時。這一概念可以在圖2中圖解觀察到。
因此，對于信號解碼，要解決的問題是在″轉(zhuǎn)換的″格r-Λ中尋找最短距離‖r-x‖2，以使得minx∈Λ||r-x||2=minw∈r-Λ||w||2...(Eq.2)]]>其中w被定義為w＝ξL，ξi＝ρi-vi，其中ξ=(ξ1,...,ξNt)∈RNt,]]>而r＝ρL，其中ρ=(ρ1,...,ρNt)∈RNt,]]>注意到ρ和ξ是實向量。觀察到w=Σi=1Ntξimi,]]>其中ξi＝ρi-vi，i＝1，...，Nt，定義了轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)軸。
隨著坐標(biāo)軸的此轉(zhuǎn)換，球被變換成中心位于由ξ所定義的新坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點的橢球，并且||w||2=ξHHTξT≤C...(Eq.3)]]>利用例如Cholesky分解，信道矩陣H被分解成一個新的上對角矩陣U，以使UTU＝HHT，這樣等式3可被重寫為
ξUTUξT=||UξT||=Σi=1Nt(u·ijξi+Σj=i+1Ntuijξj)2≤C...(Eq.4)]]>代入qii=uii2]]>和qij＝uij/uii之后，其變成Σi=1Ntqii(ξi-+Σj=i+1Ntqijξj)2≤C...(Eq.5)]]>應(yīng)用上述由Boutros和Viterbo在論文中描述的算法，可利用所接收點i＝Nt來尋找Nt-1等等，得到 項的上、下邊界的公式為LBi≤x^i≤UBi...(Eq.6)]]>其中 以及 在迭代期間，由公式7和8所定義的邊界利用以下公式被循環(huán)地更新Si=Si(ξi+1,...,ξNt)=ρi+Σj=i+1Ntqijξj...(Eq.9)]]>以及Ti-1=Ti-1(ξi+1,...,ξNt)=C-Σk=i+1Ntqkk(ξk+Σp=k+1Ntqkpξp)2...(Eq.10)]]>=Ti-qii(Si-x^i)2]]>在執(zhí)行這些迭代時，發(fā)生兩件事a)解碼器達到 并在計算的范圍內(nèi)選擇一個值。這種情況下，如果由下式d^2=T1+q11(S1-x^1)2]]>給出的檢測到的符號組相距所接收點的距離不大于C，則搜索完成并返回向量 否則過程將以更大的球半徑重新開始。
b)解碼器沒找到位于 的上、下邊界之間的星座中的點。此時，解碼器將返回到 使用在上、下邊界內(nèi)的 的不同候選，并針對 再試。如果 不再有候選，則解碼器返回到 如此類推。
可以理解，雖然上面參考逐一確定符號 然而可以通過利用不同的矩陣運算技術(shù)成組地確定符號。
當(dāng)在球內(nèi)搜索最佳點期間，可修改球解碼器算法以減少復(fù)雜性。原來的球解碼器在球的表面開始搜索并Z字形地接近中心以尋找最接近所接收格點的格點。相比之下，由C.P.Schnorr和M.Euchner在″Lattice basis reductionimproved practical algorithms and solvingsubset sum problems″，Mathematical Programming，Vol.66，1994，pp.181-191中提出的降低了復(fù)雜性的算法提出從球中心開始搜索然后向外移動。一旦在球內(nèi)找到有效格點，其半徑被減小到從中心到新發(fā)現(xiàn)格點的距離，然后搜索移到下一點。同樣地，A.M.Chan及I.Lee在″A New Reduced-Complexity Sphere Decoder ForMultiple Antenna Systems″，IEEE International conference onCommunications ICC′02，Vol.1，No.28，May 2002，pp.460-464中討論了縮減的球解碼器。
通過從球的中心開始，可預(yù)期球解碼器以比當(dāng)從邊界開始時更少的操作次數(shù)找到最接近符號。必須考慮原球解碼器的兩個主要補充以降低其復(fù)雜性。第一，對于第I個坐標(biāo)的每個上、下邊界，在其內(nèi)的 的候選符號根據(jù)矩陣|yij-Si|2以升序排序列，并存儲在向量zi中。此處，yi是具有元素[yi，1，yi，2，...]的向量，包含LBi和UBi之間的所有星座點。這強制算法搜索最接近由邊界所定義的區(qū)間的中點的坐標(biāo)，而不是首先搜索接近下邊界的坐標(biāo)。第二，每當(dāng)在球內(nèi)找到格點 時，公式10中的向量T以及公式7和8中的所有上、下邊界被更新。這些更新通過降低可能符號的長度而消除了在zi向量的最右端的一些候選坐標(biāo)。如圖5所示，向量zi包含向量yi以及向量p的排序分量，其為信道反置的所接收信號。算法的其余部分保持不變，并且迭代持續(xù)到一組符號存儲在 中為止。本發(fā)明的實施例可使用該降低復(fù)雜性的球解碼器概念。
圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的球解碼器信號檢測方法300的簡化流程圖。簡單起見，采用一種對稱情況，其中發(fā)送器和接收器天線的數(shù)量都等于Nt。此外，假定發(fā)送和接收的信號具有實數(shù)值并且僅示出反復(fù)確定所發(fā)送符號xi的主要特征。在步驟301中，計數(shù)器i被初始化為值Nt。在步驟302中用上面所討論的方式確定符號xi，其中利用例如降低復(fù)雜性的球解碼器的相關(guān)步驟或原球解碼器的步驟。步驟302包含兩個子步驟。在步驟302a中，在確定符號xi過程中考慮所發(fā)送符號xi的調(diào)制。在步驟302b中，在確定所發(fā)送符號xi過程中考慮先驗信息。確定符號xi之后，在步驟303中檢查計數(shù)器的值。如果沒有確定全部的符號xi，則在步驟304中遞減計數(shù)器的值并且方法轉(zhuǎn)而確定下一個符號xi-1。如果全部的符號xi已都被確定，則在步驟305中輸出向量x。在步驟306中，針對向量x確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息。
在圖3A中，步驟302a允許不同調(diào)制模式的符號xi的檢測。xi的調(diào)制模式通常影響符號xi的搜索區(qū)。步驟302b允許考慮軟先驗信息。此先驗信息通常被用于對搜索區(qū)內(nèi)的候選符號加權(quán)。與至少一些信息位或符號有關(guān)的先驗信息可以是與所發(fā)送或所接收信號有關(guān)的任何可靠性信息。其可以從例如信道解碼器或跟隨球解碼器檢測器之后的錯誤檢測器，或由球解碼器檢測器內(nèi)先前所檢測的符號得到。其他例子包括來自任何外部源，諸如屬于另一用戶或服務(wù)的其他信息流的信道解碼器或錯誤檢測器的先驗信息。
步驟305中的向量x通常為硬輸出，在這個意義上，雖然軟先驗信息也許已被用于步驟302中，但輸出僅包含一組符號xi。隨后，步驟306，至少針對一個符號確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息，但是通常針對全部符號xi。如果需要的話，與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息可用于計算符號的軟信息。
可以理解，圖3A中所示的流程圖的替代方式是在步驟302內(nèi)具有步驟306。這意味著在確定下一個符號xi-1之前確定符號xi的軟值。這種情況下，通常一起執(zhí)行與步驟302b及306有關(guān)的數(shù)學(xué)操作。
可在方法300中只存在步驟302a、302b及306中的一個。此例子在圖3B、3C及3D中被說明，其中示出了方法310、320及330的流程圖?？蛇x地，可出現(xiàn)這些步驟的任何兩個。此外，如圖3A所示，步驟302a、302b及306可全部出現(xiàn)于方法300中。
下面更詳細(xì)地討論本發(fā)明的三個實施例。本發(fā)明的第一實施例涉及同時檢測不同調(diào)制模式的符號。根據(jù)第一實施例用于信號檢測的球解碼器這里被稱作用于信號檢測的混合球解碼器。本發(fā)明的第二實施例涉及在球解碼器的輸出中獲取軟值。根據(jù)第二實施例用于信號檢測的球解碼器這里被稱作用于信號檢測的軟輸出球解碼器。本發(fā)明的第三實施例涉及接收軟附加先驗信息，通常具有概率的形式。根據(jù)第三實施例用于信號檢測的球解碼器在這里被稱作用于信號檢測的軟附加輸入球解碼器。
圖4示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例用于信號檢測的球解碼器404及設(shè)備400。例如，設(shè)備400包括一組天線401a、401b及401c。舉例來說，該設(shè)備400涉及擴頻系統(tǒng)。每個天線401被連接到RF/解擴展單元402。RF/解擴展單元402被連接到信道估計器403，其負(fù)責(zé)確定信道矩陣H及所接收符號r。從信道估計器403，有關(guān)所接收符號及有關(guān)信道特性的信息被提供給用于信號檢測的球解碼器404。用于信號檢測的球解碼器404可為混合球解碼器、軟附加輸入球解碼器、及/或軟輸出球解碼器。球解碼器的輸出404被連接到信道代碼解碼器405。作為先驗信息的來源的一個例子，圖4示出了信息如何從信道代碼解碼器405被反饋到用于信號檢測的球解碼器404。
用于信號檢測的球解碼器404可被作為用于可編程處理器的合適編程代碼來實現(xiàn)。可選地，球解碼器400可被實現(xiàn)作為特別為球解碼而設(shè)計的硬件。
設(shè)備400可以是便攜通信設(shè)備。其可以是例如用戶設(shè)備、移動電話、移動站、個人數(shù)字助手或便攜式計算機。設(shè)備400也可以是固定設(shè)備。此外，設(shè)備400可以是用于通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)單元。其可以是例如用于蜂窩式通信系統(tǒng)的收發(fā)機網(wǎng)絡(luò)單元。
可以理解，接收器的RF部分由RF及解擴展單元402形成。接收器的基帶部分由信道估計器403、利用球解碼器的信號檢測器404以及信道代碼解碼器405形成。接收器的基帶部分不必包括信道代碼解碼器405，但是通過無線接口發(fā)送的信號通常被進行信道編碼。
本發(fā)明的第一實施例涉及同時檢測不同調(diào)制模式的符號。舉例來說，考慮具有Nt個發(fā)射天線及Nr＝Nt個接收天線的混合球解碼器，其能夠檢測在不同天線中同時發(fā)射的4-QAM及16-QAM符號。
可以理解，雖然該特定的例子涉及檢測利用已知不同調(diào)制模式或調(diào)制字母表發(fā)送的符號，但是接收器可以不知道用于符號的調(diào)制模式。接收器可利用若干可能的調(diào)制字母表設(shè)法檢測符號，然后利用一些預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)選擇正確的調(diào)制字母表。
已知的球解碼算法僅對具有實星座的信號檢測有效。為了針對具有復(fù)星座的信號檢測采用球解碼，傳入向量r及信道矩陣H應(yīng)在其在球解碼器中使用之前被分解成實部與虛部。分解在下面示出rdagger=Real(r)Imag(r)]]>和Hdagger=Real(H)-Imag(H)Imag(H)Real(H).]]>rdagger及Hdagger將被用于描述中，省略符號″dagger″。值2Nt也將被用于表示rdagger的長度。
在球解碼器的迭代期間，符號 能采用的可能值由公式6中所規(guī)定的邊界給出。這些邊界需要被強制為星座值。
在4-QAM的情況下，星座可由向量L4QAM＝[-1，1]來描述，由此，對于 點的選擇被選取，以邊界和格點之間的最大或最小為LBi＝max(LBi，-1)及UBi＝min(UBi，1)，其中UBi和LBi如公式7和8中第一次計算。
在所考慮的第二模式16-QAM中，星座可包括值L16QAM＝[-3，-1，1，3]，導(dǎo)致更加復(fù)雜的候選點現(xiàn)在位于任何一對相鄰的星座點內(nèi)。為了獲取正確的邊界，測試每個星座點的一系列條件是必需的。這組條件用下面的MATLAB代碼來表示，其中UBi和LBi如公式7和8中被初始計算。
if(UBi＞3) then UBi＝3elseif(UBi＞1) then UBi＝1elseif(UBi＞-1) then UBi＝-1
elseif(UBi＞-3) then UBi＝-3else UBi＝UBiif(LBi＜-3) then LBi＝-3elseif(LBi＜-1) then LBi＝-1elseif(LBi＜1) then LBi}＝1elseif(LBi＜3) then LBi＝3else LBi＝LBi除先前導(dǎo)出的邊界條件之外，定義一種新向量scheme＝[sch1，sch2，...，sch2Nt]也是可行的，其值將包含用于每個發(fā)射天線中的調(diào)制方法(例如，1用于4-QAM及2用于16-QAM)。這樣，球解碼器可從不同天線所發(fā)射的4-QAM和16-QAM星座中檢測符號。
如較早所描述的，球解碼器的算法將從所接收符號2Nt開始搜索，向后移動至2Nt-1，如此類推。混合的檢測僅要求對于每個符號i，基于schi的值使用適當(dāng)?shù)谋容^組。這樣，基于(已知的或猜測的) 的調(diào)制，調(diào)整球解碼器的搜索空間。
對于這些條件，混合4-QAM/16-QAM球解碼器的算法如圖5所示被建立，其中向量L4QAM或者向量L16QAM應(yīng)被用于LBi和UBi的計算中。在圖5中，符號enum()表示第I個符號的候選組，其由 的上、下限給出；符號length()給出了包含在該組中保持在Ni中的值的符號數(shù)量；而符號sort()按升序根據(jù)|yij-Si|2對該組排序，其中1＜j＜Ni而輸出存儲在向量zi中。
在步驟501中，變量ntx被設(shè)置為等于上對角矩陣U的列的數(shù)量(換言之，等于2Nt)。在步驟501中，qii和qij的值也如前面結(jié)合公式5討論的那樣設(shè)置。在步驟502中，初始化Tnxt，dbest和S。在步驟503中，與下標(biāo)i對應(yīng)的變量ix被初始化為等于上對角矩陣U的列的數(shù)量。步驟504到511涉及尋找有效格點作為 的候選。LBix和UBix之間的搜索范圍內(nèi)的格點被存儲于長度Nix的向量zix中，Nix是搜索范圍內(nèi)所找到的格點的數(shù)量，xix是向量zix內(nèi)的下標(biāo)并且zix內(nèi)的元素根據(jù)其接近球中心的程度被排序。在步驟504中，根據(jù)公式7和8計算上限UBix和下限LBix。步驟504中的向量yix和zix以及下標(biāo)xix與降低復(fù)雜性的球解碼器算法有關(guān)，如以上所討論的。為從球中心開始搜索，下標(biāo)xix在步驟504中被初始化為零并且在步驟505中增加一。步驟506與在搜索球內(nèi)保持搜索有關(guān)。在步驟507中，檢查是否已經(jīng)確定格點的所有符號。如果不是，則執(zhí)行步驟508至511并且重復(fù)步驟504至507。步驟508及509與公式9及10有關(guān)。在步驟510中更新計數(shù)器；該計數(shù)器與球解碼器算法內(nèi)的迭代次數(shù)的計數(shù)有關(guān)。在步驟511中，減小變量ix以使下一輪中步驟504至509與下一所接收符號2Nt-1有關(guān)。
當(dāng)有效格點已被找到時，算法繼續(xù)至步驟512，其中確定所找到格點和所接收點之間的平方距離。如果最新找到格點的平方距離小于較早所找到格點的平方距離(步驟513)，則算法轉(zhuǎn)到步驟514。在這個步驟514，縮小球半徑，更新上及下邊界，并且根據(jù)降低復(fù)雜性的球解碼器算法將所找到格點存儲在向量 中。然后算法繼續(xù)經(jīng)由步驟515從步驟505開始找出下一個有效格點。如果該降低復(fù)雜性的算法已經(jīng)進行到搜索球的表面，則在步驟516中增大搜索半徑。此后在步驟517中檢查是否已經(jīng)存儲一個有效格點到向量 中。如果已經(jīng)存儲一個有效格點到 則算法輸出該格點。否則，算法以更大的搜索球半徑從步驟502重新開始。
步驟518至520與沒有找到對應(yīng)于所考慮的xix的下標(biāo)i的當(dāng)前所接收符號的有效格符號有關(guān)，然后方法后退(即，ix＝ix+1)并且從z的下一個候選繼續(xù)。在這種情況下，如果當(dāng)前所接收符號對應(yīng)于i＝2Nt，則算法以更大的搜索半徑繼續(xù)(經(jīng)由步驟515，516和517到步驟502)。否則，算法返回到下標(biāo)i+1(步驟520)并利用相應(yīng)于下標(biāo)i+1+1的不同候選符號從步驟505繼續(xù)執(zhí)行。
可以理解，雖然上面結(jié)合4-QAM及16-QAM調(diào)制模式討論了用于信號檢測的混合球解碼器，但其既不局限于這些調(diào)制模式也不局限于該特定組合。基于所提出的算法，本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚如何修改涉及多于兩個的不同調(diào)制模式的用于解碼符號的算法?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員能想到應(yīng)用于例如M-PSK(相移鍵控)。
還可以理解，雖然上面所討論的是Nt＝Nr的對稱例子，但是用于信號檢測的混合球解碼器可針對其他情況做修改。對于包括在此描述中所討論的軟輸出球解碼器和軟附加輸入球解碼器的任何用于信號檢測的球解碼器而言，這也是正確的。Nt＜Nr的情況不需要專門考慮，并且利用先前所描述的算法執(zhí)行球解碼器是沒有問題的。然而，當(dāng)Nt＞Nr時，上面用來尋找U的Cholesky分解失去作用，因為不再有正定矩陣。此外，這種情況下系統(tǒng)待確定并且有許多解。在這種情況下，信道相關(guān)矩陣應(yīng)該做調(diào)整，舉例來說，通過給所述相關(guān)矩陣的對角線增加正非零值。非對稱球解碼器已被討論過，例如，由M.O.Damen、K.Abed-Meraim和J.-C.Belfiore在″A Generalized Sphere DecoderFor Asymmetrical Space-Time Communication Architecture″中，IEE Electronics Letters，Vol.36，No.2，January 2000，pp.166-167。
為了給系統(tǒng)尋找最優(yōu)解，需要將單值分解應(yīng)用于信道矩陣H并且進行如下1)用單值分解在三個矩陣[Y，∑，V]＝SVD(H)中分解H，其中H＝Y(jié)∑VT?！剖且粋€(Nr×Nt)的上半對角矩陣，Y(Nr×Nr)以及(Nt×Nt)。Y和V是單位矩陣，其中YYT＝INr而VTV＝INt。
2)在所接收的向量r＝Hx+n中代入所分解矩陣H為r1←YTr＝∑VTx+n1，其中n1＝Y(jié)Tn。
3)求解矩陣U為∑VT的不完全Cholesky分解，以使UTU＝∑VT(∑VT)T，將U}的所有零特征值代入小的數(shù)，例如10-30。
4)將混合球解碼器算法應(yīng)用到r1。
用于信號檢測的非對稱球解碼器的流程圖非常類似于圖5中用于信號檢測的混合球解碼器的流程圖。如以上所討論的，唯一的不同在于U輸入?yún)?shù)的產(chǎn)生。
當(dāng)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能導(dǎo)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(biāo)。球解碼器最初被設(shè)計成″硬″輸出檢測器，將具有到所接收向量的最短歐幾里德距離的星座符號的向量返回。
最常用的表示軟輸出值的方式是使用每位對數(shù)似然比(LLR)。下面使用每位對數(shù)似然比作為軟輸出值的一個例子，但是其他軟輸出值，例如概率或其它的可靠性近似也可使用。然而對數(shù)似然比比概率更容易運用?？梢岳斫猓搶?shù)似然比LLR是用于位而不是用于符號的。這是因為按位LLR(bit-wise LLR)是信道解碼目的所需要的。
數(shù)學(xué)上，對數(shù)似然比LLR被定義為LLR(cji|ri)=logP|cjj=1|ri|P[cji=0|ri]...(Eq.11)]]>其中r＝[r1，r2，r3，...]為表示所接收信號的向量，cij表示第i個符號的第j位而P[cji=01|ri]]]>表示給定ri時位cij為1或0的概率。
該公式中的概率可用所接收符號以及其中特定位具有邏輯值1或0的最接近星座點的歐幾里德距離之間的比來計算。圖6示出了涉及具有Gray映射的4-QAM星座以及所接收點ri的第一位(最高有效位，MSB)的例子。歐幾里德距離d0和d1將用來獲取概率 和 為P[c1i=1|ri]=d0d0+d1]]>P[c1i=0|ri]=d1d0+d1]]>(Eq.12)為獲取這些距離，應(yīng)將球解碼器的搜索限于其中位具有特定邏輯值的星座點。在前面的例子中，首先需要從兩個上星座點尋找d0，然后從兩個下星座點尋找d1。為此，針對不同的位可定義不同的子星座。如上所述，所接收符號組的實部和虛部被分解并被置于長度2Nt的向量內(nèi)。類似地，可將4-QAM和16-QAM星座分離成位值。換言之，可將星座分到一維的軸，每個位可從其得到一個值來表示二進制的1或0。
在圖6中所示的4-QAM星座的情況下，符號由兩位組成，取決于在軸上的位置，每位取邏輯值1或0。當(dāng)其位于虛軸的正部分時，所有符號的第一位取邏輯值0，而當(dāng)其位于虛軸的負(fù)部分時，取邏輯值1。在實軸上同樣處理第二位。
為與已按下面方式rdagger=Real(r)Imag(r)]]>分解的向量r的分解一致，表示星座分解的新向量cd被定義為cd=Real(ri)Imag(ri)=c2ic1i...(Eq.13)]]>其中c2i是指4-QAM符號(實部)的第二位(最低有效位，LSB)，而c1i是指第一位(MSB)(虛部)。
該新向量幫助其他兩個的產(chǎn)生，其將包含用于球解碼器的邊界條件中的星座值，表明位何時是邏輯1或邏輯0。換言之，其中可以找到d0并且d1的子星座。這些向量被命名為L1和L0，并且正如所分解的r，具有長度2Nt。再次采用圖6的星座及Nt＝1的情況，點ri的這些向量為L1=c21=1c11=1=-1-1]]>L0=c21=0c11=0=11]]>(Eq.14)利用這些向量，在檢測器的迭代期間， 知道一個位是否更接近1或0的比較更容易。舉例來說，讓我們來考慮分解成[r1Realr1Imag]T的所接收點r1以及公式14的向量L1及L0。該算法將從r1中的最后點開始檢測并且在此情況中從r1Imag開始，其將被與向量L1和L0的最后元素相比較以求出c1l的位似然度。
如公式11中所指出的，利用r1Imag與元素L1，2和L0，2之間的歐幾里德距離計算位c1l的概率。讓距離d1和d0為d1=|r1Imag-L1,2|2+min(da,db)]]>d0=|r1Imag-L0,2|2+min(da,db)]]>(Eq.15)其中運算min(a，b)是指a和b之間的最小值，并且da=|r1Real-L1,1|2]]>db=|r1Real-L0,1|2]]>借助于方程12，公式11變成
LLR(c11|r1)=log(d0d1)]]>=log(|r1Imag-L0,2|2+min(da,db)|r1Imag-L1,2|2+min(da,db))...(Eq.16)]]>并且可給出軟輸出。該概念在圖7中被圖解地示出。
在下一次迭代中，點r1Real將與元素L1，1和L0，1比較以得到d1和d0為d1=|r1Real-L1,1|2+min(da,db)]]>d0=|r1Real-L0,1|2+min(da,db)]]>(Eq.17)其中這時距離d0和d1為da=|r1Imag-L1,2|2]]>db=|r1Imag-L0,2|2]]>而LLR變成LLR(c21|r1)=log(d0d1)]]>=log(|r1Real-L0,1|2+min(da,db)|r1Real-L1,1|2+min(da,db))...(Eq.18)]]>這一過程可延及Nt的任何值。作為例子，接下來給出一個Nt＝2系統(tǒng)的向量L1和L0L1=c21=1c22=1c11=1c12=1=-1-1-1-1]]>L0=c21=0c22=0c11=0c12=0=1111...(Eq.19)]]>對于16-QAM星座的情況，因為每個符號由四個位表示，位中的去耦稍復(fù)雜。下面將利用圖8中所示的具有Gray映射的星座作為一個例子?？梢岳斫猓珿ray映射作為一組位序列和一組符號之間映射的例子用于該描述中。
這次星座將被首先拆分成兩個部分，每個包含來自實軸的一位和來自虛軸的一位以與r的去耦一致。這產(chǎn)生了兩個不同的向量cd1和cd2，其對于Nt＝1的情況為cd1=Real1(r1)Imag1(r1)=c21c11]]>cd2=Real2(r1)Imag2(r1)=c31c41...(Eq.20)]]>其中c11為r1符號的第一位(MSB)而c41為r1符號的最后位(LSB)，注意到c21和c31表示實軸而c11和c41表示虛軸。這些向量幫助建立矩陣組L1cd1，L1cd2，L0cd1及L0cd2，其包含了其中每個位表示星座中的1或0的值。此外，可以看到這些矩陣是其中球解碼器搜索位的特定邏輯值的較小星座。在圖8的星座和Nt＝1的情況下，這些矩陣為L1cd1=c21=1c11=1=13-3-1]]>L0cd1=c21=0c11=0=-3-113...(Eq.21)]]>L1cd2=c31=1c41=1=-33-33]]>L0cd2=c31=0c41=0=-11-11...(Eq.22)]]>其中每個位可以取其軸上兩個值中的一個，來表示邏輯1或邏輯0。
利用這些新矩陣，尋找位的似然度的過程可以概括成五個步驟1.從不屬于所考慮的位的星座軸尋找最接近所接收符號的點，并保存該距離為dp。
2.從其中所考慮的位取邏輯值0的星座軸對中尋找最接近所接收符號的點，并保存該距離為d′0。
3.從其中所考慮的位取邏輯值1的星座軸對中尋找最接近所接收符號的點，并保存該距離為d′1。
4.計算歐幾里德距離d0及d1為d0＝dp+d′0以及d1＝dp+d′1。
5.最后，利用公式12和11得到位似然度。
如公式20以及公式21的矩陣中那樣，考慮cd1和cd2中所分解和去耦的所接收點r1，獲取d0和d1的步驟在圖9中被圖解地描述。
為將系統(tǒng)擴展到發(fā)射天線的任意數(shù)量Nt，L1和L0矩陣的第一行應(yīng)重復(fù)Nt次，并且同樣對于第二行。作為一個例子，Nt＝2系統(tǒng)的L1和L2矩陣表示如下L1cd1=1313-3-1-3-1,L1cd2=-33-33-33-33]]>L0cd1=-3-1-3-11313,L0cd2=-11-11-11-11...(Eq23)]]>這些矩陣以及公式19中的向量取決于Gray映射選擇，其可以例如按照用戶的要求改變。這里應(yīng)該做出一個評注，即任何Gray映射將適用于剛剛所描述的去耦方法。
建立位似然度的方法是建立軟值的簡單方式，但是結(jié)果不是最優(yōu)的。為建立最優(yōu)結(jié)果，應(yīng)使用最大似然度最優(yōu)檢測方法，其中由所有可能的最佳向量建立軟值。最大似然度最優(yōu)方法的缺點是復(fù)雜，如上所述。最大似然度方案的一個例子由B.M.Hochwald和S.T.Brink在″Achieving Near-Capacity on a Multiple-Antenna Channel″中討論，IEEE Transactions on Communications，Vol.51，Issue 3，March 2003，pp.389-399。S.Baro，J.Hagenauer和M.Witzke也在″IterativeDetection of MIMO Transmission Using a List-Sequential(LISS)Detector″，IEEE International Conference on CommunicationsICC′03，Vol.4，2003，pp.2653-2657中討論過軟值。
根據(jù)第二實施例的用于信號檢測的軟輸出球解碼器提供了由硬球解碼器獲取的硬結(jié)果的額外處理。這樣，可保持球解碼器的重要特性，即每次迭代減小球半徑以及在球內(nèi)搜索。如上結(jié)合圖3所述，可選地，可在確定 時確定軟值，然后做出涉及下一個 的軟判定。作為一些例子，硬球解碼器可以是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的軟附加輸入解碼器及/或混合球解碼器?？蛇x地，硬球解碼器可以是任何已知的硬球解碼器。
由硬球解碼器獲取的硬結(jié)果的所提出的額外處理具有以下步驟。
1.得到存儲在向量 中的硬球解碼器的執(zhí)行結(jié)果。
2.檢查每一符號x^2Nt,x^2Nt-1,...,x^i]]>以搜索最接近的星座符號，其中其cij位的每個為1或0，在每次迭代中保存歐幾里德距離。
3.還檢查向量 的元素，其為信道反置的所接收的向量。做出同樣的比較以搜索距這些向量最近的星座點，其中使用中的位是1或0，并且保存歐幾里德距離。
4.例如以因子22Nt-1對由比較向量 所發(fā)現(xiàn)的歐幾里德距離加權(quán)，并且例如用1對由向量p所發(fā)現(xiàn)的歐幾里德距離加權(quán)。
5.由兩個加權(quán)距離的相加來計算似然度以作為輸出返回。
針對16-QAM星座的該算法的流程圖在圖10中呈現(xiàn)。圖10中的流程圖以向量p中的符號及來自圖5中所示的混合球解碼器的輸出的 為輸入。要注意的一點是利用公式21中所定義的矩陣L1和L0，其作為輸入?yún)?shù)給出?？梢岳斫猓@些矩陣可以基于用于發(fā)送器的(Gray)映射而改變。
如上所述，對于16-QAM星座，存在兩個不同的向量cd1和cd2。圖10中的步驟1001與為計算而選取向量cd1有關(guān)。在步驟1002中，初始化下標(biāo)ix。如上所述，步驟1003，1004和1005涉及選取不涉及考慮中的位的星座軸，以及涉及加權(quán)信道反置的所接收點ρi及估計 在步驟1006中，確定所選取星座軸的最接近點。上面用dp表示到該最接近點的距離。步驟1007，1008及1009涉及確定從星座軸對到最接近點的距離，其中考慮中的位取邏輯值1(步驟1008)及0(步驟1009)。上面用d′0及d′1表示這些距離。在步驟1010中，利用公式11及12計算位似然度。在步驟1011中更新計數(shù)器；該計數(shù)器與球解碼器算法內(nèi)的計數(shù)迭代次數(shù)有關(guān)。在步驟1012中，更新下標(biāo)ix以確定下一個符號的位似然度。在步驟1013中，檢查是否已利用向量cd1處理所接收點的所有分量。如果所接收點的分量還沒有被全部處理，則算法從步驟1003繼續(xù)。如果所接收點的所有分量都已被處理，在步驟1014和1015中采用向量cd2并且算法從步驟1002繼續(xù)。當(dāng)也利用向量cd2已處理所接收點的所有分量時，在步驟1015中注意到這個并且算法輸出向量 并確定位似然度。
至于4-QAM的情況，矩陣L1和L0是向量，并且不具有兩個向量cd而是只有一個向量。因此，為使算法對4-QAM星座起作用，圖10的算法中的變量cd應(yīng)該始終為一，L1和L0應(yīng)被當(dāng)做向量，并且應(yīng)該用L4QAM替代向量L16QAM。
本發(fā)明的第三實施例涉及處理收軟附加先驗信息，通常具有概率的形式。該附加先驗信息可改善符號檢測。為能夠接收和處理軟先驗信息，修改球解碼器的內(nèi)部操作。如以上所討論，在迭代期間原球解碼器做出硬判定。根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，用于信號檢測的球解碼器基于球解碼器做出硬判定的結(jié)果產(chǎn)生軟輸出。在第三實施例中，目標(biāo)是在球解碼器的迭代期間建立軟符號。當(dāng)建立軟符號時，任何先驗信息都可被處理。通常，軟先驗信息用來加權(quán)，也可能是用來校正符號。
為處理每位先驗信息，可引入包含概率或其他先驗可靠性信息的新向量pap。概率在這里被作為先驗信息的一個例子。概率可涉及例如等于1的所發(fā)送位。作為一個例子并為與上面的描述一致，向量pap對于4-QAM星座包含2Nt個元素而對于16-QAM星座包含4Nt個元素。通常，根據(jù)表示所接收信號的向量r的實部與虛部分解來安排元素，與通過公式13和20中向量cd所描述的方式類似。作為特定例子，考慮具有Nt＝2的4-QAM和16-QAM系統(tǒng)，其中對于4-QAM根據(jù)下式給出向量pappap,4QAM=P(c21=1)P(c22=1)P(c11=1)P(c12=1)...(Eq.24)]]>而對于16-QAM，根據(jù)
pap,16QAM,1=P(c21=1)P(c22=1)P(c11=1)P(c22=1),pap,16QAM,2=P(c31=1)P(c32=1)P(c41=1)P(c42=1)...(Eq.25)]]>其中cij表示第i個符號的第j位，P(cji=1)]]>是指位cij具有邏輯值1的概率而c1i是指符號i的MSB。當(dāng)沒有先驗信息的情況時，向量pap可用零填充。
在迭代期間建立軟符號的方法包括用所接收符號ri和軸坐標(biāo)之間的歐幾里德距離的比來加權(quán)候選符號，其中所考慮的位具有由向量L1和L0給出的值1或0。
可以理解，雖然該特定例子涉及加權(quán)候選符號，換言之加權(quán)格，然而也可加權(quán)所接收符號。也可能既加權(quán)格和所接收符號。此外，可以理解在這里加權(quán)被用作基于先驗信息的格或所接收符號的任何修改的例子。
在下文中根據(jù)基于本發(fā)明第二實施例的軟輸出球解碼器建立用于信號檢測的軟附加輸入球解碼器。然而，可以理解，也可建立軟附加輸入球解碼器，其中輸出符號為硬的。
作為一個例子，考慮用于信號檢測的4-QAM軟輸出球解碼器。分解的所接收向量r的每個元素表示一個位，如對于具有Nt＝1的4-QAM的公式13所解釋的。從所接收信號的最后元素開始然后倒回，建立位 為1的概率。按照圖6和公式12中描述的，利用ρ2Nt和其中考慮位為0或1的最接近星座符號之間的距離計算概率。位概率保存在Pρ,cj2Nt=1]]>中。
計算并存儲相同位 的包含在pap中該概率和先驗概率的平均值如Pcj2Nt=1=Pρ,cj2Nt=1+pap,cj2NT=12]]>該平均概率將被用于加權(quán)邊界內(nèi)的候選，其被存儲在向量zi中，為
z2Nt,k×Pcj2Nt=1forz2Nt,k∈L1]]>和z2Nt,k×(1-Pcj2Nt=1)forz2Nt,k∈L0]]>這里，2Nt表示將被迭代的當(dāng)前符號，j表示被考慮的當(dāng)前位而k表示包含于z2Nt中的當(dāng)前候選。在4-QAM系統(tǒng)中針對球解碼器建立加權(quán)候選的原理在圖11中被圖解地示出。
算法從加權(quán)候選中選出最接近所接收點的候選并保持其為解 其然后被用于尋找下一點 如此類推。最后，利用向量 建立軟值，這時其為軟的，并求出其元素和其中特定位是一或零的最接近星座符號之間的歐幾里德距離。然后該距離被用于建立例如對數(shù)似然比為LLR(cji|ri)=log(d0d1)=log(|x^i-L0,j|2+min(da,db)|x^i-L1,j|2+min(da,db))...(Eq26)]]>其中針對i＞Ntda=|x^i-Nt-L1,j|2]]>db=|x^i-Nt-L0,j|2]]>而針對i＜＝Ntda=|x^i+Nt-L1,j|2]]>db=|x^i+Nt-L0,j|2]]>對于16-QAM的情況，算法更加復(fù)雜，正如軟輸出情況中一樣。雖然原理是相同的在迭代期間產(chǎn)生加權(quán)候選。這時，分解成實部和虛部的ρi個所接收點的每一個表示兩個位并且根據(jù)方程式20所描述的可以被拆分成兩個不同的矩陣L1和L0。
包含于點ρi，Real和ρi，Imag中的兩個位的每一個給出有關(guān)其所表示的星座符號的不同信息。讓我們考慮圖8中星座以及表示Nt＝1系統(tǒng)中所接收點ρ1的虛部的點ρ1，Imag。作為符號中第一位(MSB)的位c11表明了虛軸中的符號的標(biāo)記，0意味著正而1意味著負(fù)。作為符號中第四位(LSB)的位c41表明了符號是否處于虛軸的點±1或±3上。
利用位c41和c11的概率的乘積完成候選點的加權(quán)。這將星座移動至更接近所接收點并產(chǎn)生加權(quán)的符號。該原理在圖12中被圖解地示出。
如在4-QA情況中那樣，利用向量ρ及任何先驗信息將找到加權(quán)候選。在迭代期間最佳候選將被選為 并且該點將被用于尋找下一個 最后，由向量 得到軟值。
圖13A以及13B中示出了顯示軟附加輸入球解碼器算法的流程圖。圖13A包含產(chǎn)生加權(quán)符號的算法，而圖13B描述獲取軟輸出值的方法。應(yīng)該觀察到，存在一個新的輸入?yún)?shù)pap，根據(jù)該特定例子，其包含每個符號的每個位為1的概率。圖13A和13B中類似于圖5和10中的步驟的步驟用與圖5和10中的相同附圖標(biāo)記標(biāo)出。
圖13A中所示的軟附加輸入球解碼器算法的開始在很大程度上與圖5中的算法非常相似。不同之處為幾個附加的步驟(1301，1302和1303)以及取代簡單地輸出結(jié)果，在步驟517后算法繼續(xù)。圖13A中的算法因此從步驟501開始至503，并且此后，在步驟1301中位概率P0，ix，P1，ix，P0，ix+ntx及P1，ix+ntx計算為P0,ix=12((|ρix|-|L1,ix,1,1|)2(|ρix|-|L1,ix,1,1|)2+(|ρix|-|L0,ix,1,1|)2+(1-pap,ix))]]>P1,ix=12((|ρix|-|L0,ix,1,1|)2(|ρix|-|L1,ix,1,1|)2+(|ρix|-|L0,ix,1,1|)2+pap,ix)]]>P0,ix+nxt=]]>12((ρix-L1,ix,1,2)2+(ρix-L1,ix,2,2)2(ρix-L1,ix,1,2)2+(ρix-L1,ix,2,2)2+(ρix-L0,ix,1,2)2+(ρix-L0,ix,2,2)2+(1-pap,ix+nxt))]]>P1,ix+nxt=]]>12((ρix-L0,ix,1,2)2+(ρix-L0,ix,2,2)2(ρix-L1,ix,1,2)2+(ρix-L1,ix,2,2)2+(ρix-L0,ix,1,2)2+(ρix-L0,ix,2,2)2+pap,ix+nxt)]]>這里，P，ix和P1，ix表示位c3i及c4i的概率，其表明每個軸中符號取值±1或±3，并且因此可以利用絕對值被計算出。P0，ix+nxt和P1，ix+nxt提供位c2i和c1i的概率，其針對每個軸給出符號的標(biāo)記。因此不能使用絕對值。
算法繼續(xù)步驟504，并且此后在步驟1302中，利用所計算出的位概率加權(quán)存儲在向量zix的候選星座符號。如果候選符號zix，i等于L0，ix，1，1或者L0，ix，2，1，則位概率P1，ix被用于權(quán)重zix，i。否則，位概率P0，ix被用于權(quán)重zix，i。如果如此加權(quán)的候選zix，i大于零，則利用位概率P0，ix+ntx執(zhí)行進一步加權(quán)。否則，利用位概率Pi，ix+ntx執(zhí)行進一步加權(quán)。此后，圖13A中的算法類似于圖5中的算法那樣繼續(xù)，除步驟509之后的步驟1303之外。在步驟1303中，類似于在步驟1301中的位概率地計算位概率P0，ix-1，P1，ix-1，P0，ix-1+ntx及P1，ix-1+ntx。
圖13B中，通過執(zhí)行步驟1001，1002及1003，在步驟517之后算法繼續(xù)。在實部當(dāng)前被處理時，步驟1003，1304及1305用于為步驟1306及1006b選取估計 的虛部，或在當(dāng)前處理虛部時，選取估計 的實部。在步驟1306和1006b中，類似于圖5中的步驟1006，到所選取星座軸的最接近點的距離借助于所選取的實/虛部來確定。類似于圖5中的步驟1008，步驟1307至1312及1008b涉及確定從星座軸對到最接近點的距離，其中所考慮的位取邏輯值1。步驟1313至1318及1009b涉及確定從星座軸對到最接近點的距離，其中所考慮的位取邏輯值0。步驟1009b之后，圖13B中的算法類似于圖10中的算法那樣繼續(xù)。
在步驟1306，1308，1311，1314和1317中，可以觀察到如何用因子9加權(quán)歐幾里德距離。這是為保證加權(quán)的符號始終不會趨向軸的值1。選定數(shù)9來補償軸值3的平方距離。
圖13A和13B中的流程圖描述了16-QAM情況。對于4-QAM星座，用L1和L0的向量而不是矩陣來簡化算法，并且使用僅一個位概率來加權(quán)每個候選。
雖然體現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)備和方法的最優(yōu)實施例已在附圖中被舉例說明并在上述具體實施方式
中被描述，然而可以理解，本發(fā)明不局限于所揭示的實施例，而是在不背離如以下根據(jù)權(quán)利要求所闡明及定義的本發(fā)明的實質(zhì)的前提下，能夠做出許多重新組合，修改及替換。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測信號的方法，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，其中所述估計步驟采用至少兩個調(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)的搜索空間。
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搜索區(qū)域。
5.根據(jù)任何先前權(quán)利要求的方法，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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5的任何一個的方法，其中所述至少兩個調(diào)制模式包含至少兩個不同相移鍵控調(diào)制模式。
7.根據(jù)任何先前權(quán)利要求的方法，更進一步包括針對所述第二組符號的至少一個符號，確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息。
8.根據(jù)任何先前權(quán)利要求的方法，其中在估計第二組符號的至少一個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
9.一種用于檢測信號的方法，所述方法包括接收表示接收器處所接收的信號的第一組符號；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；以及針對所述第二組符號的至少一個符號確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9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。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中在估計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
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，所述估計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。
13.根據(jù)權(quán)利要求9到12的任何一個的方法，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。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，包括確定與具有1值的位序列的給定位有關(guān)的符號的第一子星座，以及確定與具有0值的位序列的所述給定位有關(guān)的符號的第二子星座。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所的方法，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最小第一距離，以及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最小第二距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述確定可靠性信息的步驟包括利用至少所述最小第一距離以及所述第二最小的距離來確定所述可靠性信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求9到16中任何一個的方法，包括確定每位概率信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，包括確定每位對數(shù)似然值概率。
19.根據(jù)權(quán)利要求9到18中任何一個的方法，其中在估計第二組符號的至少一個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
20.一種用于檢測信號的方法，所述方法包括接收表示接收器處所接收的信號的第一組符號；以及利用球解碼技術(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，其中在估計第二組符號的至少一個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，包括接收與所述信號有關(guān)的所述可靠性信息。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21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信號有關(guān)的可靠性信息。
23.根據(jù)權(quán)利要求20到22中任何一個的方法，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。
24.根據(jù)權(quán)利要求23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搜索區(qū)域的候選符號。
25.根據(jù)權(quán)利要求20到24中任何一個的方法，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。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述修改步驟包括加權(quán)。
27.根據(jù)權(quán)利要求20到26中任何一個的方法，其中所述可靠性信息包括先驗位概率。
28.根據(jù)權(quán)利要求20到27中任何一個的方法，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相應(yīng)符號的情況下所述第二組符號的符號的位概率。
29.根據(jù)權(quán)利要求20到28中任何一個的方法，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。
30.根據(jù)任何先前權(quán)利要求的方法，包括利用第二組符號的線性變換表示第一組符號。
31.根據(jù)權(quán)利要求30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。
32.根據(jù)權(quán)利要求30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。
33.根據(jù)權(quán)利要求30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。
34.一種用于檢測信號的設(shè)備，所述設(shè)備配置為接收表示接收器天線處所接收的信號的第一組符號；以及利用球解碼技術(shù)估計表示在發(fā)送器處所發(fā)送的信號的第二組符號，其中所述設(shè)備被配置為在估計所述第二組符號時采用至少兩個調(diào)制模式。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的設(shè)備，配置為針對所述第二組符號的至少一個符號，確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息。
36.根據(jù)權(quán)利要求34或35的設(shè)備，配置為在估計第二組的至少一個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
37.一種用于檢測信號的設(shè)備，所述設(shè)備配置為接收表示接收器天線處所接收的信號的第一組符號；以及利用球解碼技術(shù)估計表示在所述發(fā)送器處所發(fā)送的信號的第二組符號；以及針對所述第二組符號的至少一個符號確定與形成符號的位有關(guān)的可靠性信息。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的設(shè)備，配置為在估計第二組符號的至少一個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
39.一種用于檢測信號的設(shè)備，所述設(shè)備配置為接收表示接收器天線處所接收的信號的第一組符號；以及利用球解碼技術(shù)估計表示在所述發(fā)送器處所發(fā)送的信號的第二組符號，其中在估計第二組符號的至少一個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
40.根據(jù)權(quán)利要求34到39中任何一個的設(shè)備，包括接收器模塊。
41.根據(jù)權(quán)利要求34到39中任何一個的設(shè)備，包括通信設(shè)備。
42.根據(jù)權(quán)利要求34到39中任何一個的設(shè)備，包括通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)單元。
43.一種用于檢測信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括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；以及用于利用球解碼技術(shù)估計表示在所述發(fā)送器處所發(fā)送的信號的第二組符號的的估計裝置，其中該估計裝置至少采用兩個調(diào)制模式。
44.一種用于檢測信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括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；用于利用球解碼技術(shù)估計表示在所述發(fā)送器處所發(fā)送的信號的第二組符號的估計裝置，以及用于針對所述第二組符號的至少一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。
45.一種用于檢測信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括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；以及用于利用球解碼技術(shù)估計表示在所述發(fā)送器處所發(fā)送的信號的第二組符號的估計裝置，其中在估計第二組符號的至少一個符號時考慮與所述信號有關(guān)的可靠性信息。
全文摘要
揭示了用于檢測信號的方法和設(shè)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。
文檔編號H04L1/06GK1806396SQ200580000509
公開日2006年7月19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