CN101162920A - 判决反馈均衡器及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种判决反馈均衡器实现方法，对经前馈滤波后输出的码片进行一个符号的延时，得到属于符号i的所有码片；对经前馈滤波后输出的符号i的所有码片进行转换判决，得到属于符号i的所有码片的初步判决结果；根据所述属于符号i的所有码片的初步判决结果，以及保存的所述符号i之前各符号的码片判决结果，计算属于符号i的码片m对应的干扰信号，所述m大于1；计算所述码片m与所述干扰信号的差值，得到去除干扰后的码片m。本发明实施例同时公开了一种判决反馈均衡器。应用本发明实施例的判决反馈均衡器实现方法和判决反馈均衡器，能够较好地解决同符号码片不能及时反馈的问题，提高系统性能。

Description

判决反馈均衡器及其实现方法

技术领域

本发明涉及扩频通信技术，特别涉及一种判决反馈均衡器及其实现方法。

背景技术

随着在宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)系统中，特别是在高速分组接入(HSPA，High Speed Packet Access)中对上下行数据吞吐率要求的不断提高，传统的瑞克(RAKE)接收机在严重的多径环境中已经无法满足如此高的吞吐率要求。因此，需要有更加先进的接收机来代替传统的RAKE接收机。

以线性最小均方差(LMMSE，Line Min Mean Square Error)接收机为代表的均衡器类接收机是目前比较常用的一类先进接收机。理论和仿真结果都已经证明，均衡器类接收机与RAKE接收机相比，可以大大提高传输数据的吞吐率，满足高速业务的需求。第三代移动通信标准化伙伴项目(3GPP，Third GenerationPartnership Project)中已经提出了大量关于LMMSE接收机的方案。

但是，LMMSE接收机从实现原理上看属于相对比较简单的线性均衡器，一般来说，结构更加复杂的非线性均衡器通常具有更好的接收性能。判断反馈均衡器就是一种非线性均衡器，能够进一步提高接收机的性能。

图1为现有传统判断反馈均衡器结构示意图。如图1所示，该判断反馈均衡器主要由前馈滤波器、反馈滤波器、加法器以及判决器组成。其中，输入信号经前馈滤波器进行滤波处理后，发送至加法器；加法器从接收自前馈滤波器的信号中减去来自反馈滤波器的干扰信号，该干扰信号为先前已接收的信号对当前接收的信号造成的干扰，并将计算后的信号发送至判决器；判决器根据预先设置的判决准则进行判决，并将判决后的信号输出到反馈滤波器中；反馈滤波器根据信道环境以及信号特性等因素，估计该输出信号对当前时刻输入信号，即在输出信号的后一时刻输入的信号造成的干扰，生成干扰信号，并将该干扰信号输出给加法器。

可见，采用图1所示判决反馈均衡器，在进行判决之前，首先从输入信号中去除了先前时刻信号对当前时刻信号造成的干扰，从而提高了接收性能。

在WCDMA扩频系统中，每一个发送符号都要与扩频码序列，包括扰码相乘，得到多个码片。由于判决只能依据符号来进行，所以这种情况下的判决反馈均衡器与图1所示传统判决反馈均衡器相比，在实现结构上有所不同。如图2所示，图2为现有改进的判决反馈均衡器结构示意图。可以看出，与图1所示传统判决反馈均衡器相比，图2所示判决反馈均衡器中，在判决器之前增加了一个解扰解扩单元，用于将接收到的码片信号变换为符号；而在反馈滤波器之后增加了一个加扰扩频单元，用于将判决器输出的符号经过加扰扩频后变换成码片，然后再送入到反馈滤波器中。为便于描述，可以将解扰解扩单元、判决器以及加扰扩频单元统称为转换判决单元。

图2所示判决反馈均衡器的具体工作方式为：接收到的码片信号进行解扰解扩，得到对应的符号；对该符号进行判决，对判决后的符号进行加扰扩频，得到对应的码片信号并送入反馈滤波器；反馈滤波器计算已接收码片对当前码片的码间干扰并输出给加法器。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

由于扩频因子通常都是大于1的，假设扩频因子为N，也就是说，每个符号经过扩频后变为N个码片。那么，当判决反馈滤波器中的加法器接收到前馈滤波器输出的属于某个符号的第m(m＞1)个码片时，由于还没有接收到属于这个符号的所有N个码片，所以无法针对该符号进行从码片到符号的转换。这样一来，后续的判决器以及反馈滤波器也无法针对该符号进行处理，也就是说，无法得到与第m个码片属于同一符号的前m-1个码片的判决结果。通常情况下，会对当前输入的码片造成码间干扰的码片为其之前的一个或几个码片，或者进一步包括前一时刻输入的符号中的码片。由于图2所示情况下，无法及时反馈与码片m属于同一符号的码片的判决结果，所以也就不能消除同属于一个符号的已接收码片对当前码片m的干扰。

针对上述同符号码片不能及时反馈的问题，现有技术中提出了一些解决方式。比如，现有技术中提出了一种称作“试验”反馈的方法，其实现原理是：对于不能得到判决结果的符号，将它的映射符号星座图中的所有可能值全部反馈，得到所需判决结果，然后从这些不同反馈值中选择输出性能最好的一个作为最终的输出。

该方法虽然能够解决同符号码片不能及时反馈的问题，但是由于需要反馈所有的可能值，所以计算量较大。比如，对于16阶正交幅度调制(16QAM，16-ary Quadrate Amplitude Modulation)或64QAM这类高阶调制，其对应的映射符号星座图中的可能符号值会有十几种或几十种，如果完全反馈，带来的计算量在实际应用中将是难以接受的。

现有技术中还提出了另外一种解决方法，就是不反馈无法及时得到判决结果的码片。该方法对应的判决反馈均衡器的结构与图2所示相同，只是在反馈滤波器中计算干扰信号时，将这些不能及时反馈的码片的反馈值设置为0。通常情况下，反馈滤波器计算干扰信号的方式为：分别计算各反馈点，即会对当前码片造成干扰的码片的反馈值与其各自对应的系数的乘积，将计算出的各个乘积进行相加，得到一个总的结果，该结果即为对应于当前码片的干扰信号。该方法中，由于不反馈无法及时得到判决结果的码片，所以在计算干扰信号时，将这些码片对应的反馈值设置为0。

该方法虽然在实现上比“试验”反馈方法简单，但由于有一些码片没有反馈，所以这部分码片产生的干扰也就无法消除，从而造成系统性能的明显下降。

可见，针对同符号码片不能及时反馈的问题，现有技术中提出的各种解决方式均存在不同的缺陷，所以并不能较好地解决问题。当然，上述仅以WCDMA系统中的情况为例进行说明，在其它类似的扩频通信系统中也可能存在类似的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种判决反馈均衡器实现方法，能够较好地解决同符号码片不能及时反馈的问题，提高系统性能。

本发明实施例提供一种判决反馈均衡器，能够较好地解决同符号码片不能及时反馈的问题，提高系统性能。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种判决反馈均衡器，包括：前馈滤波器、缓冲单元、加法器、反馈滤波器，以及第一转换判决单元；

所述前馈滤波器，用于对接收到的码片进行滤波处理；

所述缓冲单元，用于对所述前馈滤波器输出的码片进行一个符号的延时，得到属于符号i的所有码片；

所述第一转换判决单元，用于对所述前馈滤波器输出的符号i的所有码片进行转换判决，得到属于符号i的所有码片的初步判决结果，并输出给所述反馈滤波器；

所述反馈滤波器，用于根据接收自所述第一转换判决单元的属于符号i的所有码片的初步判决结果，以及保存的所述符号i之前各符号的码片判决结果，计算属于符号i的码片m对应的干扰信号，并输出给所述加法器，其中，所述m大于1；

所述加法器，用于计算来自所述缓冲单元的码片m与所述干扰信号的差值，得到去除干扰后的码片m。

一种判决反馈均衡器实现方法，包括：

对经前馈滤波后输出的码片进行一个符号的延时，得到属于符号i的所有码片；

对经前馈滤波后输出的符号i的所有码片进行转换判决，得到属于符号i的所有码片的初步判决结果；

根据所述属于符号i的所有码片的初步判决结果，以及保存的所述符号i之前各符号的码片判决结果，计算属于符号i的码片m对应的干扰信号，所述m大于1；

计算所述码片m与所述干扰信号的差值，得到去除干扰后的码片m。

可见，采用本发明实施例的技术方案，在相减输出前增加一个符号的延时，把经过前馈滤波后的符号i单独抽出来，先进行解扰解扩后做判决，得到符号i的码片初步判决结果，然后利用得到的初步判决结果作为符号i中当前所处理的码片m对应的同符号码片反馈结果，同时结合预先保存的符号i之前各符号的码片判决结果，进行标准的判决反馈均衡，从而解决了现有技术中同符号码片不能及时反馈的问题，提高了系统性能。

附图说明

图1为现有传统判断反馈均衡器结构示意图。

图2为现有改进的判决反馈均衡器结构示意图。

图3为本发明判决反馈均衡器设备实施例的组成结构示意图。

图4为本发明方法实施例的流程图。

具体实施方式

针对现有技术中同符号码片不能及时反馈的问题，本发明实施例中提出一种改进的反馈判决均衡器及其实现方法，在相减输出前增加一个符号的延时，把经过前馈滤波后的符号i单独抽出来，先进行解扰解扩后做判决，得到该符号i的初步判决结果，然后利用得到的初步判决结果作为符号i中当前所处理的码片m对应的同符号码片反馈结果，同时结合预先保存的符号i之前各符号的码片判决结果，进行标准的判决反馈均衡，从而解决了现有技术中同符号码片不能及时反馈的问题，提高了系统性能。

基于上述思想，本发明实施例的具体实现方式可以如下：对经前馈滤波后输出的码片进行一个符号的延时，得到属于符号i的所有码片；对经前馈滤波后输出的符号i的所有码片进行转换判决，得到属于符号i的所有码片的初步判决结果；根据所述属于符号i的所有码片的初步判决结果，以及预先保存的符号i之前各符号的码片判决结果，计算属于符号i的码片m对应的干扰信号，其中m大于1；计算码片m与其对应的干扰信号的差值，得到去除干扰后的码片m。

与现有技术相比，本发明实施例所述方案能够在只增加少量计算复杂度的前提下，较好地提高系统性能。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步地详细说明。

图3为本发明判决反馈均衡器设备实施例的组成结构示意图。如图3所示，该设备可以包括：前馈滤波器301、缓冲单元302、加法器303、反馈滤波器304，以及第一转换判决单元305；

其中，前馈滤波器301，用于对接收到的码片进行滤波处理；

缓冲单元302，用于对前馈滤波器输出的码片进行一个符号的延时，得到属于符号i的所有码片；本实施例中“缓冲单元”的说法仅仅是为了表述方便，在实际应用中，该单元可以具体表现为多种形式，只要能够起到延时一个符号的作用即可。

第一转换判决单元305，用于对前馈滤波器301输出的符号i的所有码片进行转换判决，得到属于符号i的所有码片的初步判决结果，并输出给反馈滤波器304；

反馈滤波器304，用于根据第一转换判决单元305输出的属于符号i的所有码片的初步判决结果，以及保存的符号i之前各符号的码片判决结果，计算属于符号i的码片m(m＞1)对应的干扰信号，并输出给加法器303；

加法器303，用于将缓冲单元302输出的码片m与反馈滤波器304输出的码片m对应的干扰信号相减，得到去除干扰后的码片m。

此外，该判决反馈均衡器中进一步包括：第二转换判决单元306，用于对加法器303在符号i之前时刻输出的各符号的码片进行转换判决处理，并将判决结果分别输出给反馈滤波器304。

也就是说，反馈滤波器304中所保存的符号i之前各符号的码片判决结果，既可以来自第二转换判决单元306，也可以是来自第一转换判决单元305。

进一步地，上述第一转换判决单元305可以包括：第一解扰解扩单元3051、第一判决器3052以及第一加扰扩频单元3053；

第一解扰解扩单元3051，用于将符号i的所有码片转换为符号，并将转换结果输出给第一判决器3052；第一判决器3052，用于对第一解扰解扩单元3051输出的转换结果进行判决，并将该判决结果输出给第一加扰扩频单元3053；第一加扰扩频单元3053，用于将第一判决器3052的判决结果经加扰扩频转换为码片，得到属于符号i的所有码片的初步判决结果，并输出给反馈滤波器304。

第二转换判决单元306的组成与第一转换判决单元305相同，如图3所示，各组成部分的功能也与第一转换判决单元305中各组成部分的功能相同。进一步地，第二转换判决单元306可以包括：第二解扰解扩单元3061、第二判决器3062以及第二加扰扩频单元3063；

第二解扰解扩单元3061，用于将符号i的所有码片转换为符号，并将转换结果输出给第二判决器3062；第二判决器3062，用于对第二解扰解扩单元3061输出的转换结果进行判决，并将判决结果输出给第二加扰扩频单元3063；第二加扰扩频单元3063，用于将第二判决器3062输出的判决结果转换为码片，得到属于符号i的所有码片的初步判决结果，并输出给反馈滤波器304。

下面结合附图，对本发明实施例所述判决反馈均衡器的工作流程作进一步地详细说明：

在任意时刻，假设期望的输出信号为r(n)，则r(n)等于对应时刻的前馈滤波器301的输出信号减去反馈滤波器304的输出信号，即：

r(n)＝x(n)-y(n)                                        (1)

假设当前期望输出的是第i个符号(扩频因子为N)的第m(m＞1)个码片，那么则有：

r[i*N+m]＝x[i*N+m]-y[i*N+m]                            (2)

由公式(2)可知，在计算r[i*N+m]之前，首先需要计算r[i*N+m]对应的干扰信号y[i*N+m]。而通常情况下，会对第m个码片造成干扰的为在其之前输入的同符号码片，即(i*N+m-1)，(i*N+m-2)......，以及符号i之前的几个符号，即符号i-1、符号i-2等中的码片。按照现有技术，符号i之前的几个符号的反馈结果是能够获知的，所以这些码片对码片m产生的干扰也就能够计算。但是，与码片m同属于一个符号i的码片，即(i*N+m-1)，(i*N+m-2)......的反馈结果是无法得到的。

采用本发明实施例所述方案后，在加法器303之前增加一个缓冲单元302，这里所提到的“缓冲单元”仅仅是为了方便说明，在实际应用中，其可以具体表现为多种形式，只要能够起到延时一个符号的作用即可。

本发明实施例中，由于在加法器303与前馈滤波器301之间增加了一个符号的延时302，所以当加法器303对符号i中的码片m进行处理时，前馈滤波器301中输入的已经是符号i+1的码片，即码片((i+1)*N+m)。也就是说，与第i个符号相关的所有码片，从(i*N+1)到(i*N+N)都已经全部输出。这些属于符号i的码片会分作两路，分别进行不同的处理。其中一路，由第一转换判决单元305对属于符号i的所有码片进行解扰解扩、判决以及加扰扩频处理，得到符号i的所有码片的初步判决结果，即得到当前反馈所需的所有同符号码片，这样一来，就解决了现有技术中同符号码片不能及时反馈的问题。

第一转换判决单元305将得到的属于符号i的所有码片的初步判决结果输出给反馈滤波器304。反馈滤波器304根据接收到的属于符号i的所有码片的初步判决结果，以及预先保存的符号i-1、符号i-2等符号中的码片的判决结果，计算对应于码片m的干扰信号。具体计算方式与现有技术中相同，不再赘述。

其中，反馈滤波器304中预先保存的符号i-1、符号i-2等符号中的码片判决结果可以是来自第一转换判决单元305，也可以是来自第二转换判决单元306。通常情况下，考虑到第一转换判决单元305处理的信号是直接来自于前馈滤波器301的信号，没有去除干扰信号，所以错判的概率会比较高，而第二转换判决单元306中输出的为通过反馈消除了干扰后的信号的判决结果，所以，较佳情况下，反馈滤波器304根据来自第二转换判决单元306的关于符号i-1、符号i-2等符号中的码片的判决结果，进行对应于码片m的干扰信号的计算。所以，在本发明实施例中，如图3所示，反馈滤波器304输入端有两个输入端口，一个连接第一转换判决单元305，用于接收同属于符号i的所有码片的初步判决结果；另一个连接第二转换判决单元306，用于接收经过反馈处理后输出的各符号的码片的判决结果。

由于反馈滤波器304通常根据来自第二转换判决单元306的关于符号i-1、符号i-2等符号中的码片的判决结果，进行所需干扰信号的计算。所以，在实际应用中，反馈滤波器304中也可以不同时保存来自第一转换判决单元305和第二转换判决单元306的判决结果，而是接收到来自第一转换判决单元305的输出结果后，比如符号j的码片判决结果后，进行短暂保存，当随后时刻接收到来自第二转换判决单元306的关于符号j的经过去除干扰处理后对应的判决结果时，用此时的判决结果更新之前保存的判决结果。

需要说明的是，针对符号i的所有码片，第一转换判决单元305只需执行一次转换判决即可。反馈滤波器304会将第一转换判决单元305的输出结果进行保存，后续当需要计算符号i中不同码片的干扰信号时，只需从保存的信息中查找所需信息即可。

上述实施例是针对m的取值大于1的情况进行说明的，当m等于1时，即当前处理的码片为符号i中的第一个码片时，由于此时会对码片m产生干扰的码片只能是符号i-1、符号i-2等符号中的码片，而这些码片的判决结果已经预先保存在反馈滤波器304中，所以，对于m取值为1的码片，反馈滤波器可以直接根据所保存的符号i之前各符号的码片判决结果，计算码片m对应的干扰信号，并计算码片m与干扰信号的差值，得到去除干扰后的码片m。

得到属于符号i的所有码片的去干扰信号后，即可通过第二判决转换单元306进行解扰解扩以及判决等处理，后续过程不再赘述。

可见，采用本发明实施例中改进的判决反馈均衡器后，解决了现有技术中同符号码片不能及时反馈的问题，提高了系统性能；而且，相比于传统的判决反馈均衡器，本发明实施例所述方案只是增加了一次解扰解扩、判决和加扰扩频的处理，计算复杂度增加很少。

图4为本发明方法实施例的流程图。如图4所示，包括：

S401：对经前馈滤波后输出的码片进行一个符号的延时，得到属于符号i的所有码片。

S402：对经前馈滤波后输出的符号i的所有码片进行转换判决，得到属于符号i的所有码片的初步判决结果。

其中，转换判决过程具体包括：将属于同一符号的所有码片进行解扰解扩，得到对应的符号；对所述对应的符号进行判决，得到判决结果；将判决结果加扰扩频，获得对应的码片。

S403：根据属于符号i的所有码片的初步判决结果，以及保存的符号i之前各符号的码片判决结果，计算属于符号i的码片m(m＞1)对应的干扰信号。

本步骤中，所保存的符号i之前各符号的码片判决结果可以是直接对各符号的码片进行转换判决后得到的各符号的码片判决结果；也可以是对各符号的码片进行去除干扰处理后，对去除干扰后的码片进行转换判决得到的各符号的码片判决结果。

S404：计算码片m与其对应的干扰信号的差值，得到去除干扰后的码片m。

上述方案为m大于1的处理流程，当m等于1时，按照现有技术，根据保存的符号i之前各符号的码片判决结果，计算码片m对应的干扰信号，并计算码片m与自身对应的干扰信号的差值，得到去除干扰后的码片m。

得到属于符号i的所有码片的去干扰信号后，即可进行后续的转换判决，即解扰解扩以及判决等过程，转换判决过程的具体实现与S402中所述相同，不再赘述。

需要说明的是，本发明实施例所述方案可同样应用于WCDMA系统以外的其它扩频通信系统中，用于解决类似的问题。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种判决反馈均衡器，其特征在于，包括：前馈滤波器、缓冲单元、加法器、反馈滤波器，以及第一转换判决单元；

所述前馈滤波器，用于对接收到的码片进行滤波处理；

所述缓冲单元，用于对所述前馈滤波器输出的码片进行一个符号的延时，得到属于符号i的所有码片；

所述第一转换判决单元，用于对所述前馈滤波器输出的符号i的所有码片进行转换判决，得到属于符号i的所有码片的初步判决结果，并输出给所述反馈滤波器；

所述反馈滤波器，用于根据接收自所述第一转换判决单元的属于符号i的所有码片的初步判决结果，以及保存的所述符号i之前各符号的码片判决结果，计算属于符号i的码片m对应的干扰信号，并输出给所述加法器，其中，所述m大于1；

所述加法器，用于计算来自所述缓冲单元的码片m与所述干扰信号的差值，得到去除干扰后的码片m。

2.根据权利要求1所述的判决反馈均衡器，其特征在于，所述判决反馈均衡器进一步包括：

第二转换判决单元，用于对所述加法器在符号i之前时刻输出的各符号的码片进行转换判决处理，并将判决结果分别输出给所述反馈滤波器。

3.根据权利要求1所述的判决反馈均衡器，其特征在于，所述第一转换判决单元包括：第一解扰解扩单元、第一判决器以及第一加扰扩频单元；

所述第一解扰解扩单元，用于将所述符号i的所有码片转换为符号，并将转换结果输出给所述第一判决器；

所述第一判决器，用于对所述第一解扰解扩单元输出的转换结果进行判决，并将判决结果输出给所述第一加扰扩频单元；

所述第一加扰扩频单元，用于将所述第一判决器输出的判决结果转换为码片，得到所述属于符号i的所有码片的初步判决结果，并输出给所述反馈滤波器。

4.根据权利要求2所述的判决反馈均衡器，其特征在于，所述第二转换判决单元包括：第二解扰解扩单元、第二判决器以及第二加扰扩频单元；

所述第二解扰解扩单元，用于将所述符号i的所有码片转换为符号，并将转换结果输出给所述第二判决器；

所述第二判决器，用于对所述第二解扰解扩单元输出的转换结果进行判决，并将判决结果输出给所述第二加扰扩频单元；

所述第二加扰扩频单元，用于将所述第二判决器输出的判决结果转换为码片，得到所述属于符号i的所有码片的初步判决结果，并输出给所述反馈滤波器。

5.一种判决反馈均衡器实现方法，其特征在于，该方法包括：

对经前馈滤波后输出的码片进行一个符号的延时，得到属于符号i的所有码片；

对经前馈滤波后输出的符号i的所有码片进行转换判决，得到属于符号i的所有码片的初步判决结果；

根据所述属于符号i的所有码片的初步判决结果，以及保存的所述符号i之前各符号的码片判决结果，计算属于符号i的码片m对应的干扰信号，所述m大于1；

计算所述码片m与所述干扰信号的差值，得到去除干扰后的码片m。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述m等于1时，根据保存的所述符号i之前各符号的码片判决结果，计算码片m对应的干扰信号，并计算所述码片m与所述干扰信号的差值，得到去除干扰后的码片m。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述保存的符号i之前各符号的码片判决结果包括：

对各符号的码片进行转换判决后得到的各符号的码片判决结果；

或者，首先对所述各符号的码片进行去除干扰处理，然后对所述去除干扰后的码片进行转换判决得到的各符号的码片判决结果。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述得到去除干扰后的码片m之后，进一步包括：

对所有属于符号i的去除干扰信号后的码片进行转换判决，并输出。

9.根据权利要求5～8中任一项所述的方法，其特征在于，所述转换判决包括：

将属于同一符号的所有码片进行解扰解扩，得到对应的符号；

对所述对应的符号进行判决，得到判决结果；

对所述判决结果进行加扰扩频，获得对应的码片。

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