采用最大似然檢測的均衡結(jié)構(gòu)和方法

專利名稱：采用最大似然檢測的均衡結(jié)構(gòu)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)，具體地說涉及用于無線通信網(wǎng)的接收設備的均衡結(jié)構(gòu)和方法。
背景技術：
在用于無線通信網(wǎng)的接收設備的均衡結(jié)構(gòu)和方法中，根據(jù)調(diào)制方案將傳輸信息調(diào)制到載波信號上，由此將所有可能的數(shù)據(jù)符號表示為調(diào)制方案的信號星座中的星座點，由此均衡結(jié)構(gòu)執(zhí)行最大似然檢測，以將至接收信號矢量的歐幾里德距離最小的星座點確定為最可能的接收信號矢量。采用最大似然檢測(MLD)的均衡結(jié)構(gòu)通常(但不排他地)用于在同一個時隙和同一個頻帶內(nèi)從一個或多個發(fā)射機并行發(fā)送兩個或兩個以上獨立符號的通信系統(tǒng)。在此情況中，這些符號彼此干擾。盡管這種干擾通常不是通信系統(tǒng)中所希望的，但在某些系統(tǒng)中這種干擾被用于增加數(shù)據(jù)速率、頻譜效率和/或系統(tǒng)吞吐量。此類系統(tǒng)例如所稱的多輸出多輸入(MTMO)系統(tǒng)、碼分多址(CDMA)系統(tǒng)和正交頻分復用碼分多址(OFDM-CDMA)系統(tǒng)。
圖1顯示基于正交頻分復用(0FDM)實現(xiàn)無線通信的示例MIMO系統(tǒng)的示意框圖，該系統(tǒng)包括接收機1和發(fā)射機20。接收機1包括無線電頻率部分2和基帶部分3。無線電頻率部分2具有兩個天線4和5，各天線分別連接到低噪聲放大器/下變頻單元6和7。要注意，接收機1可以是例如單純接收設備的一部分，也可以是例如接收和發(fā)送設備的一部分。在后一種情況中，天線4和5既是接收天線，也是發(fā)射天線。經(jīng)單元6和7下變頻處理后的信號分別由快速傅立葉變換單元8和9處理并轉(zhuǎn)發(fā)。經(jīng)該傅立葉變換單元8和9變換后的信號轉(zhuǎn)發(fā)到均衡結(jié)構(gòu)10。來自信道估計器11的信號也提供給均衡結(jié)構(gòu)10。均衡結(jié)構(gòu)10執(zhí)行最大似然檢測，以確定調(diào)制方案的信號星座的至接收信號矢量的歐幾里德距離最小的星座點為最可能的接收信號矢量。下面將進一步解釋具體的處理步驟。在均衡處理之后，信號分別在解調(diào)器/信道解碼器12和13中作進一步處理。從解調(diào)器/信道解碼器12和13輸出的信號分別轉(zhuǎn)發(fā)到并/串處理單元14，然后輸出接收數(shù)據(jù)比特流。
圖1所示的發(fā)射機20包括RF部分21和基帶部分22。在基帶部分22中，傳輸數(shù)據(jù)通過串/并轉(zhuǎn)換器23拆分成兩個并行數(shù)據(jù)比特流。從轉(zhuǎn)換器23輸出的兩個并行數(shù)據(jù)比特流分別提供給信道編碼器/調(diào)制器24和25。經(jīng)編碼并調(diào)制的信號分別提供給逆向快速傅立葉變換單元26和27，單元26和27分別將變換信號提供給各自的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器28和29。模擬濾波后的信號然后分別轉(zhuǎn)發(fā)到相應的上變頻/功率放大單元30和31，單元30和31分別通過各自的發(fā)射天線32和33發(fā)送放大的信號。要注意的是，發(fā)射機20可以是收發(fā)設備的一部分。
一般來說，典型的MIMO系統(tǒng)具有nT個發(fā)射天線(各發(fā)送不同的數(shù)據(jù)符號)和nR個接收天線。此系統(tǒng)具有最大可達數(shù)據(jù)速率，它比等效的非MIMO系統(tǒng)大nT倍。在圖1所示的示例MIMO系統(tǒng)中，有兩個發(fā)射天線(nT＝2)和兩個接收天線(nR＝2)。因此，其數(shù)據(jù)速率比非MIMO系統(tǒng)高兩倍。
對于一般的MIMO系統(tǒng)，每個符號的接收信號列矢量以x表示。它具有nR行且該矢量的每行表示每個接收天線的接收信號。接收信號x由如下公式給出x＝Hs+n(1)其中s是發(fā)送信號的列矢量(nT×1)，H是信道矩陣(nR×nT)，表示每個發(fā)射天線對接收天線的信道響應，以及n是噪聲矢量(nR×1)。
對于OFDM系統(tǒng)的情況(圖1所示的實例)，將子載波數(shù)量表示為M。將在子載波m(m＝1，....，.M)上接收到的基帶信號表示為接收列矢量xm(nR×1)。該矢量的每個行元素是來自FFT輸出且與接收機上每個接收機輸出的第m個子載波對應的信號。因此該接收機矢量xm可以表示為xm＝Hmsm+nm(2)其中sm是發(fā)送信號矢量(nT×1)，Hm是信道矩陣(nR×nT)，以及nm是噪聲矢量(nR×1)。發(fā)送信號矢量sm的每個行元素對應于與每個發(fā)射機的第m個子載波對應的IFFT輸入信號。信道矩陣Hm的元素對應于發(fā)送矢量的元素與接收矢量的元素相比而得到的不同信道響應。因此，它是IFFT、多徑信道和FFT的組合。眾所周知，對于OFDM系統(tǒng)，這種組合得到信道矩陣Hm，其元素hm，ij(i＝1..nR，j＝1..nT)為單個復數(shù)值。對于圖1所示具有2個發(fā)射天線和2個接收天線的實例，載波m的接收信號可以書寫為xm=xm,1xm,2=hm,11hm,12hm,21hm,22sm,1sm,2+nm,1nm,2---(3)]]>從現(xiàn)在起，取消m符號，而且對于OFDM或多載波系統(tǒng)的情況，意味著將這些公式和矢量分別應用到每個載波(或單諧波)上。重要的是不要忽略必須對所有M個載波施加后續(xù)處理。
正常的現(xiàn)有技術最大似然檢測器搜索可能發(fā)送的信號的整個集合(其中A是所有可能發(fā)送矢量的集合)，以作出有利于距接收矢量的歐幾里德距離最小的發(fā)送信號的判決。
s^=argmins∈A||x-Hs||2---(4)]]>可能的發(fā)送信號集A的大小(含所有可能的發(fā)送信號矢量)取決于每個天線的可能發(fā)送符號數(shù)量(取決于調(diào)制星座大小)以及發(fā)射天線的數(shù)量?？赡艿陌l(fā)送信號矢量的數(shù)量由如下公式給出

因此，對于使用2個以上天線的高進制調(diào)制方案，該集合大小可以極大。
為了說明這一點，表1概括了對應于常用的調(diào)制方案(BPSK、QPSK、16QAM和64QAM)需要在公式(4)進行的比較次數(shù)。
表1用于MLD的比較次數(shù)

當然比較次數(shù)只是復雜性的一種量度。其它量度包括乘法、加法和減法的次數(shù)。乘法的確切次數(shù)取決于實施方式。但是，對于通信系統(tǒng)中的常規(guī)MLD實施方式(其中數(shù)據(jù)在前導信號發(fā)送之后發(fā)送)，一旦信道矩陣已知(在前導信號期間通過信道估計得到)，則可以形成完整的矢量積集合。這意味著在數(shù)據(jù)階段期間，只需計算比較。這一點如圖2所示，其中圖示了用于最大似然檢測的典型處理步驟。
如果假設矩陣和矢量只有實數(shù)值，則需要生成的乘法次數(shù)由如下公式給出

或者如果矩陣和矢量具有復數(shù)值，則需要生成的乘法次數(shù)由如下公式給出

從上文可以看到，無線通信系統(tǒng)中接收設備的均衡結(jié)構(gòu)所用的現(xiàn)有技術的最大似然檢測方案的復雜性非常高。因此，現(xiàn)有技術中提出了多種方法來降低多輸入多輸出類型系統(tǒng)的最大似然檢測處理的復雜性[1]Xiaodong，Li，H.C.Huang，A.Lozano，.G.J.Foschini，所著“用于采用多元素陣列的系統(tǒng)的降低復雜性檢測算法”(“ReducedComplexity Detection Algorithms for Systems Using Multi-ElementArrays”，Global Telecommunications Conference(Globecom 2000)，.SanFrancisco，USA，27-Nov-lDec，pp.1072-1076)。此論文提出了兩種類型的算法。
第一種算法采用自適應組檢測(AGD)，它將來自不同發(fā)射機天線的可能發(fā)送信號分組。然后利用干擾消除或預測技術(projectiontechnique)來抑制組間干擾。然后在每個組內(nèi)執(zhí)行MLD檢測。因為MLD只在總發(fā)射機天線的一個子集上執(zhí)行，所以降低了復雜性。
第二種算法稱為“多步驟降低星座檢測(Multi-step ReducedConstellation or projection techniques)”，它以若干步驟來執(zhí)行該處理。
第一步采用迫零技術(或者可以采用MMSE或匹配濾波技術)，為第二步提供對來自不同發(fā)射機天線的發(fā)送星座點的粗略估計。然后第二步對迫零階段得到的粗略估計結(jié)果的相鄰星座點使用MLD。因為MLD只在第二階段執(zhí)行，利用粗略估計的最接近相鄰星座點作為候選者，因此降低了復雜性。
G.Awater，A.van Zelst，Richard van Nee所著“降低了復雜性的空分復用接收機”(“Reduced Complexity Space DivisionMultiplexing Receivers”，IEEE Vehicular Technology Conference(Spring VTC 2000)，Tokyo，Japan，15-18 May 2000 Vol.1.pp.11-15))。此論文描述降低最大似然檢測(MLD)復雜性的三種不同算法。第一種算法采用2-D樹法，以表示不同的可能發(fā)送序列的數(shù)學量度(由MLD方程式得到)。該樹的后續(xù)下級分支包括來自不斷增加的發(fā)射天線的信號。然后采用最大似然序列估計(MLSE)技術，如Fano′s、堆?；虮Ａ?、k-best路徑來確定最佳發(fā)送序列。第二種算法考慮N維空間中的不同度量，并使用生存算法來選擇最佳發(fā)送序列。第三種算法采用QR分解來降低N維空間的維數(shù)，然后使用生存算法。
J Li，K.B.Letaief等人所著“用于OFDM/SDMA無線LAN的多級低復雜性最大似然檢測”(“Multi-stage Low ComplexityMaximum Likelihood Detection for OFDM/SDMA Wireless LANs，”IEEE International Conference on Communications(ICC#2001)，Helsinki，F(xiàn)inland，11-14 Feb 2001，Vol.4，pp.1152-1156)。該論文中所述的算法是2級算法。該算法的第一級采用常規(guī)檢測法，如最小平均平方誤差(MMSE)或消除干擾法(IC)。在此級，識別出“敏感比特”(其中“敏感比特”是可能出錯的比特)并將其傳送到第二級。該算法的第二級采用最大似然檢測(MLD)。因為此算法的MLD只作用于敏感比特(全部比特的一個子集)，所以降低了復雜性。
Jacky Ho-Yin Fan等人所著“無線MIMO系統(tǒng)的次優(yōu)MLD檢測方案”(“A Sub optimum MLD Detection scheme for WirelessMIMO Systems”，IEEE International Symposium on Advances inWireless Communications(ISWC)2002，Victoria，Canada)。該論文中所討論的算法類似于[3]中討論的算法。該算法由兩級組成。
第一級執(zhí)行常規(guī)的檢測方案，如迫零(ZF)或V-BLAST。如果第一級得到的符號(或符號矢量)的錯誤概率高于某個閾值，則將它們傳遞到第二級以執(zhí)行MLD。因為只將符號的一個子集傳遞到第二級，所以降低了復雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于無線通信網(wǎng)的接收設備的均衡結(jié)構(gòu)和方法，其中根據(jù)調(diào)制方案將傳輸信息調(diào)制到載波信號上，由此將所有可能的數(shù)據(jù)符號表示為調(diào)制方案的信號星座中的星座點，由此均衡結(jié)構(gòu)執(zhí)行最大似然檢測，以確定具有至接收信號檢測器的歐幾里德距離最小的星座點為最可能的接收信號矢量，此均衡結(jié)構(gòu)和方法還降低了最大似然檢測的復雜性，具體地說降低了用于采用高進制調(diào)制方案的通信系統(tǒng)的最大似然檢測的復雜性，而且允許以簡單的方式實施最大似然檢測。
上述目的通過以下所述的均衡結(jié)構(gòu)和均衡方法來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)包括劃分裝置，用于將星座點劃分成兩組或兩組以上的星座點；分配裝置，用于將代表性信號矢量分配給每個所述形成組；第一檢測裝置，用于執(zhí)行最大似然檢測以確定距接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量；以及第二檢測裝置，用于執(zhí)行最大似然檢測，以確定所確定的一個或多個代表性信號矢量的組中哪個星座點距離接收信號矢量的歐幾里德距離最小。
根據(jù)本發(fā)明的均衡方法包括如下步驟將星座點劃分成兩組或兩組以上的星座點；將代表性信號矢量分配給每個所述形成組；執(zhí)行最大似然檢測以確定距接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量；以及執(zhí)行另一個最大似然檢測以確定所確定的一個或多個代表性信號矢量的組中哪個星座點距離接收信號矢量的歐幾里德距離最小。
本發(fā)明還涉及一種可直接加載到無線通信系統(tǒng)中接收信息的接收設備的內(nèi)部存儲器中的計算機程序產(chǎn)品，它包括在所述產(chǎn)品運行于所述接收設備中時執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法步驟的軟件代碼部分。
本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)和方法具有降低最大似然檢測復雜性的優(yōu)點，尤其適用于高進制調(diào)制方案。因此，降低復雜性意味著減少了復雜手段，例如乘法、加法、減法和比較運算的次數(shù)。具體來說，在根據(jù)本發(fā)明的最大似然檢測中，減少了所需的峰值處理，特別是減少了乘法運算。與上述現(xiàn)有技術相反，根據(jù)本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)和方法在所有處理級中以及所有處理步驟中執(zhí)行最大似然檢測，而不將信號劃分成發(fā)射機天線信號組。再者，本發(fā)明不采用最大似然序列估計法且不采用生存算法，而只采用最大似然檢測法。再者，本發(fā)明不采用敏感比特的概念來確定要將哪個比特傳遞到下一個處理部分，而采用在每個步驟移近最可能發(fā)送的星座點的概念。再者，本發(fā)明不建議在繼續(xù)下一個處理級之前測量差錯概率。
在本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)中，在所述檢測裝置確定距所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量之后，所述劃分裝置有利地將星座點劃分成將所確定的一個或多個代表性信號矢量中的星座點劃分成更多的組，之后所述分配裝置將代表性信號矢量分配每個所述第一組，并且所述第一檢測裝置執(zhí)行最大似然檢測以確定距所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量。
由此，所述劃分裝置將星座點劃分成兩個或兩個以上的組，以便將一個或多個所述星座點分配給一個以上的組。換言之，所述劃分裝置對星座點進行劃分，以使兩個或兩個以上的組彼此重疊。
再者，有利地的是，所述分配裝置通過將每個組的星座點中的中心點確定為相應的代表性信號矢量，以確定每個所述形成組的代表性信號矢量?；蛘?，可以選擇其它星座點來代表每個組。
本發(fā)明還涉及無線通信系統(tǒng)中用于接收信號的接收設備，它包括兩個或兩個以上用于接收信號的天線以及根據(jù)本發(fā)明的用于處理天線所接收信號的均衡結(jié)構(gòu)。換言之，根據(jù)本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)最好在MIMO系統(tǒng)的接收設備中實現(xiàn)。


在以下說明中，結(jié)合如下附圖來進一步解釋本發(fā)明圖1顯示現(xiàn)有技術的MIMO通信系統(tǒng)的示意框圖；圖2示意性地顯示現(xiàn)有技術的最大似然檢測的典型處理步驟；圖3示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)的框圖；
圖4顯示16QAM星座方案的實例；圖5顯示16QAM星座方案的星座劃分的實例；圖6示意性地顯示具有9個重疊區(qū)域的16QAM調(diào)制方案的星座拆分的實例；圖7示意性地顯示要對其中選定的一組星座點作進一步處理的星座方案；圖8示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的均衡方法的處理步驟的可能實施方案；圖9示意性地顯示64QAM星座方案的實例；圖10顯示64QAM星座方案的星座拆分的實例；圖11顯示具有48個重疊區(qū)域的64QAM星座方案的星座拆分的實例；圖12示意性地顯示要對其中選定的一組星座點作進一步處理的64QAM星座方案；圖13顯示將64QAM星座方案拆分成4組星座點的星座拆分的實例；圖14顯示具有9組重疊星座點的64QAM星座方案的星座拆分的實例；圖15示意性地顯示要對其中選定的一組星座點作進一步處理的64QAM星座方案；以及圖16示意性地顯示在兩個檢測步驟之后要對其中選定的一組星座點作進一步處理的64QAM星座方案。
具體實施例方式
圖3示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)10。因此，均衡結(jié)構(gòu)10可以包括在圖1所示的接收機1中。在此情況中，均衡結(jié)構(gòu)10適于分別對來自快速傅立葉變換器8和9的兩個并行輸入信號流執(zhí)行最大似然檢測。但是，要注意的是，本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)10和對應均衡方法并不限于處理兩個并行接收信號流，而是可用于處理一個、二個、三個、四個或任何其它數(shù)量的并行接收數(shù)據(jù)流。雖然根據(jù)本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)10和方法特別適用于具有多個發(fā)射天線和接收天線的MIMO通信系統(tǒng)，但要注意，本發(fā)明還可應用于只有一個接收天線的接收結(jié)構(gòu)。再者，本發(fā)明還可應用于任何類型的無線通信系統(tǒng)如GSM、UTMS或任何其它適合的無線通信系統(tǒng)、任何類型的傳呼系統(tǒng)、任何類型的短距離通信系統(tǒng)如無線LAN系統(tǒng)等系統(tǒng)中的接收設備。再者，根據(jù)本發(fā)明的接收設備可以是任何類型的適于接收無線通信系統(tǒng)中的無線信號的電子設備，如傳呼機、個人數(shù)字助理、用于無線電信的電子設備如便攜式電話等。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的均衡結(jié)構(gòu)10包括劃分裝置30，用于將相應使用的調(diào)制方案的星座點劃分成兩組或兩組以上的星座點的；分配裝置31，用于將代表性信號矢量分配給每個所述形成組；以及第一檢測裝置32，用于執(zhí)行最大似然檢測以確定距所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量。此外，均衡結(jié)構(gòu)10還包括第二檢測裝置33，用于執(zhí)行最大似然檢測以確定所述一個或多個代表性信號矢量的組中哪個星座點距離接收信號矢量的歐幾里德距離最小。要注意的是，劃分裝置30、分配裝置31、第一檢測裝置32和第二檢測裝置33可以任何類型的適合的硬件和/或軟件結(jié)構(gòu)來實施。例如，劃分裝置30、分配裝置31、第一檢測裝置32和第二檢測裝置33可以實現(xiàn)為可直接加載到接收設備1的內(nèi)部存儲器中的計算機程序產(chǎn)品，因此該計算機程序產(chǎn)品包括用于執(zhí)行以下將進一步說明的方法步驟的軟件部分。
再者，要注意的是，第一檢測裝置32和第二檢測裝置33可以在一個單元中實現(xiàn)。
在下文更詳細的說明中，對在劃分裝置30、分配裝置31、第一檢測裝置32和第二檢測裝置33中執(zhí)行的方法步驟作更詳細的解釋。
下面將該新方法稱為子星座空間最大似然檢測(SCS-MLD)。
在劃分裝置30中，星座空間被拆分成許多區(qū)，且最大似然處理被分成若干步驟ST，其中ST＞＝2。在每個順次執(zhí)行的步驟中，均衡結(jié)構(gòu)10或檢測器逼近(zoom in on)每個天線最可能發(fā)送的符號，由此逼近最可能發(fā)送的符號矢量。一旦找到最可能發(fā)送的符號矢量，則可選地利用現(xiàn)有技術進一步處理所選擇的發(fā)送矢量以得到軟輸出(含有可靠性信息)。
為了說明此新檢測方案的操作，我們采用16進制QAM且nR＝nT＝2。對于常規(guī)的完整MLD，此配置應該需要255次比較。表1所示內(nèi)容可說明這一點。
圖4顯示一個典型的16 QAM星座，其中每個象限中有4個星座點。對應于SCS-MLD的第一步驟，由劃分裝置30將星座點分組成矩形區(qū)域。
有許多方法可用于執(zhí)行此操作。圖5顯示一種星座拆分，其中有4個不重疊的區(qū)域，并且每個區(qū)域包含4個星座點?；蛘撸@些區(qū)域中的一個或多個可以彼此重疊，而得到更多數(shù)量的區(qū)域。極端情況下，所有區(qū)域重疊，得到9個區(qū)域，如圖6所示。
為了說明該方法，假設將星座拆分成圖5所示的四個區(qū)域，并以2個步驟(ST＝2)實現(xiàn)該處理。但是，所述一般的原理可適用于任何更高進制的調(diào)制方案、任何星座拆分，并且可以2個以上的步驟來處理。因此，除第一和第二檢測裝置之外，還可以實現(xiàn)附加的檢測裝置，或者可以由第一和/或第二檢測裝置執(zhí)行附加的檢測步驟。
步驟1第一步驟的目的在于確定最可能發(fā)送的星座點來自哪個區(qū)域。為此，假設從不同天線發(fā)送的信號對應不同區(qū)域的中心(這些中心在圖5中以交叉符號標出)，以及由分配裝置31分配的發(fā)送信號矢量表示為szone，其中szone∈C。
第一檢測裝置32搜索所有可能發(fā)送的區(qū)域的集合，以作出有利于得到屬于距所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小的區(qū)域的發(fā)送信號矢量的判決，s^zoe=argminszone∈C||x-Hszone||2---(8)]]>在此步驟中，C的集合大小由如下公式給出 對于本示例(具有4個區(qū)域且nR＝nT＝2)，因此有16種可能的szone矢量，相當于要進行15次比較。
步驟2一旦在第一檢測裝置32中識別出來自不同天線的最可能發(fā)送的星座區(qū)域組合，則第二步驟(在本例中為最后一個步驟)集中在這些區(qū)域中的星座點上。表7所示內(nèi)容可說明這一點。對于此最后一個步驟，發(fā)送信號矢量表示為s′(它的元素是所識別出的區(qū)域中的星座點)，其中s′∈Azone以及AzoneA。
第二檢測裝置33對所有可能發(fā)送的矢量進行搜索，以趨向性地得到屬于距所述接收矢量的歐幾里德距離最小的發(fā)送矢量。
s^zoe=argminszone∈C||x-Hs′||2---(10)]]>對于此步驟，Azone的大小由如下公式給出 對于本例(4個星座點且nR＝nT＝2)，有16種可能的矢量，相當于要進行15次比較。
如參照本實例所述，總比較次數(shù)為30(步驟1中的15+步驟2中的15)大大少于完整的MLD所需的255。
根據(jù)區(qū)域的具體拆分方式，可能會在第一級產(chǎn)生誤差，因為接收矢量×包含在指定區(qū)域的劃分邊界之間的值。因此，最好將若干(ZC)個最佳szone傳遞給下一級。對于上述的第2步驟實例，總比較次數(shù)變成
總比較次數(shù)＝第一級中的比較次數(shù)+ZC×第二級中的比較次數(shù)(12)對具有ST個步驟的SCS-MLD算法的一般情況而言， 每級所需的ZC取決于所要求的性能。
再者，通過增加指定區(qū)域之間的重疊(如圖6所示)，可以降低產(chǎn)生區(qū)域判決誤差的概率，由此也減小了ZC。但是，通過增加區(qū)域的數(shù)量，各步驟的比較次數(shù)也會增加。需要仔細考慮傳遞到下一步驟的區(qū)域數(shù)(ZC)和每個步驟的最佳區(qū)域數(shù)，以便減少對應于給定性能的復雜性。
圖8說明用于采用前導信號后隨數(shù)據(jù)符號方式的通信系統(tǒng)的SCS-MLD的典型處理步驟的實例。將圖8與圖2比較，可以看出，不象在完整MLD的前導階段(preamble phase)中計算Hs(參見公式(6)和(7))需要大量乘法，SCS-MLD算法可以通過較少次數(shù)的乘法來執(zhí)行，并且這些乘法分散在通信鏈路持續(xù)期間進行。可以大大減少所需的乘法峰值處理。
圖9顯示用于64QAM方案的SCS-MLD算法的實例。圖10、圖11、圖13和圖14中顯示了對應于第一級拆分星座的一些不同方式。
當采用SCS-MLD時，64 QAM星座可以2個步驟(ST＝2)來進行處理，方法是就第一步驟而言通過如圖10(或圖11)所示的方式來拆分星座。此第一步驟識別由4個點構(gòu)成的哪個區(qū)域包含最可能發(fā)送的星座點。然后，針對每個發(fā)射機天線，第二步驟處理所選星座區(qū)域中的4個星座點，以作出有利于得到最可能發(fā)送的星座點的判決。此第二步如圖12所示。
或者，SCS-MLD可以3個步驟(ST＝3)來進行處理，方法是就第一步驟而言如圖13(或圖14)所示來拆分星座。針對每個發(fā)射機天線，第一檢測裝置32的第一步驟結(jié)果識別由16個星座點構(gòu)成的哪個區(qū)域包含最可能發(fā)送的星座點。第一檢測裝置32或其它檢測裝置執(zhí)行的第二步驟(參見圖15)識別包含在第一步驟所選區(qū)域內(nèi)的哪個子區(qū)域(由4個星座點構(gòu)成)包含最可能發(fā)送的星座點。這些區(qū)域如圖15中的點線所示。第二檢測裝置33執(zhí)行的第三步隨后處理步驟2所選的4個星座點，以作出有利于得到每個天線最可能發(fā)送的星座點的判決。如圖16所示。
本發(fā)明提供一種顯著改進的最大似然檢測法，其中所述檢測分成兩個或兩個以上的步驟來完成，由此，每個步驟采用最大似然檢測，且逐步驟優(yōu)化檢測結(jié)果。
權利要求
1.用于無線通信系統(tǒng)的接收設備的均衡結(jié)構(gòu)(10)，其中根據(jù)調(diào)制方案將傳輸信息調(diào)制到載波信號上，由此將所有可能的數(shù)據(jù)符號表示為所述調(diào)制方案的信號星座中的星座點，由此所述均衡結(jié)構(gòu)執(zhí)行最大似然檢測，以將至接收信號矢量的歐幾里德距離最小的星座點確定為最可能的接收信號矢量；所述均衡結(jié)構(gòu)具有劃分裝置(30)，用于將星座點劃分成兩組或兩組以上的星座點；分配裝置(31)，用于將代表性信號矢量分配給每個所述形成組；第一檢測裝置(32)，用于執(zhí)行最大似然檢測以確定距所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量；以及第二檢測裝置(33)，用于執(zhí)行最大似然檢測以確定所述一個或多個確定的代表性信號矢量的組中哪個星座點距離所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小。
2.如權利要求1所述的用于無線通信系統(tǒng)的接收設備的均衡結(jié)構(gòu)(10)，其特征在于在所述第一檢測裝置(32)確定距所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量之后，所述劃分裝置(30)將所述確定的一個或多個代表性信號矢量的組中的星座點劃分成更多的組；之后所述分配裝置(31)將代表性信號矢量分配給所述更多組中的每一個組，并且所述第一檢測裝置(32)執(zhí)行最大似然檢測以確定距所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量。
3.如權利要求1或2所述的用于無線通信系統(tǒng)的接收設備的均衡結(jié)構(gòu)(10)，其特征在于所述劃分裝置(30)將星座點劃分成兩個或兩個以上的組，由此將一個或多個所述星座點分配給一個以上的組。
4.如權利要求1、2或3所述的用于無線通信系統(tǒng)的接收設備的均衡結(jié)構(gòu)(10)，其特征在于所述分配裝置(31)通過將每個組的星座點中的中心點確定為相應的代表性信號矢量，從而確定每個所述形成組的代表性信號矢量。
5.無線通信系統(tǒng)中用于接收信號的接收設備，包括用于接收信號的兩個或兩個以上的天線(4，5)，所述接收設備具有如權利要求1至4所述的均衡結(jié)構(gòu)(10)，以處理所述天線接收的信號。
6.無線通信系統(tǒng)中用于均衡發(fā)送和接收信號的方法，其中根據(jù)調(diào)制方案將傳輸信息調(diào)制到載波信號上，由此將所有可能的數(shù)據(jù)符號表示為所述調(diào)制方案的信號星座中的星座點，由此所述均衡方法包括最大似然處理，以將具有至接收信號矢量的歐幾里德距離最小的星座點確定為最可能的接收信號矢量；所述均衡方法包括如下步驟將星座點劃分成兩組或兩組以上的星座點；將代表性信號矢量分配給每個所述形成組；執(zhí)行第一最大似然檢測以確定距所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量；以及執(zhí)行另一個最大似然檢測以確定所述確定的一個或多個代表性信號矢量的組中哪個星座點距離所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小。
7.如權利要求6所述的均衡方法，其特征在于在所述第一似然檢測步驟中確定距所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量之后，將所述確定的一個或多個代表性信號矢量的組中的星座點劃分成更多的組，之后將代表性信號矢量分配給所述更多組中的每一個組，并且執(zhí)行所述第二最大似然測檢測以確定距所述接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量。
8.如權利要求6或7所述的均衡方法，其特征在于將所述星座點劃分成兩個或兩個以上的組，以便將所述一個或多個所述星座點分配給一個以上的組。
9.如權利要求6、7或8所述的均衡方法，其特征在于通過將每個組的星座點中的中心點確定為相應的代表性信號矢量，以確定每個所述形成組的代表性信號矢量。
10.可直接加載到無線通信系統(tǒng)中用于接收信息的接收設備(1)的內(nèi)部存儲器中的計算機程序產(chǎn)品，包括用于在所述產(chǎn)品運行于所述接收設備中時執(zhí)行如權利要求6至9之一所述的方法步驟的軟件代碼部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于無線通信系統(tǒng)的接收設備的均衡結(jié)構(gòu)和方法，其中根據(jù)調(diào)制方案將傳輸信息調(diào)制到載波信號上，由此將所有可能的數(shù)據(jù)符號表示為所述調(diào)制方案的信號星座中的星座點，由此均衡結(jié)構(gòu)執(zhí)行最大似然檢測，以將至接收信號矢量的歐幾里德距離最小的星座點確定為最可能的接收信號矢量；均衡結(jié)構(gòu)具有將星座點劃分成兩組或兩組以上星座點的劃分裝置；將代表性信號矢量分配給每個所述形成組的分配裝置；執(zhí)行最大似然檢測以確定距接收信號矢量的歐幾里德距離最小的一個或多個代表性信號矢量的第一檢測裝置；以及執(zhí)行最大似然檢測以確定一個或多個代表性信號矢量的組中哪個星座點距離接收信號矢量的歐幾里德距離最小的第二檢測裝置。
文檔編號H04B7/005GK1697433SQ20051006962
公開日2005年11月16日 申請日期2005年4月30日 優(yōu)先權日2004年4月30日
發(fā)明者R·施蒂爾林-加拉赫爾 申請人:索尼國際(歐洲)股份有限公司