CN101777967A - 选择保留星座点的方法及装置、球形译码方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种选择保留星座点的方法及装置，方法包括：将星座图划分为多个以星座点为中心的正方形区域以及多个边缘区域；对接收信号进行均衡处理得到参考信号点；根据所述参考信号点所在的区域确定最优星座点，并将所述星座图中与所述最优星座点相邻的星座点作为候选星座点；以所述最优星座点为圆心，将所述星座图划分为多个大小相等的角度区域；根据所述候选星座点所在的角度区域与所述参考信号点所在的角度区域之间的相对位置，确定所述候选星座点的优先级；按照优先级从高到低的顺序从所述候选星座点中选择保留星座点。本发明还提供一种球形译码方法及装置。本发明能够在不影响MIMO检测性能的前提下，降低MIMO检测的复杂度。

Description

选择保留星座点的方法及装置、球形译码方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域中的多输入多输出(MIMO)检测，特别涉及一种选择保留星座点的方法及装置、球形译码方法及装置。

背景技术

MIMO系统在其发射端和接收端均采用多根天线，从而实现了多个数据流在相同时间和相同频带的传输和接收，与传统的单输入输出(SISO)系统相比，采用MIMO技术能够提高系统容量与信号速率，但是，MIMO信号检测复杂度大大高于传统SISO信号检测。

理论上，对MIMO信号可以通过最大似然(ML)检测方法进行检测。但是，最大似然检测需要遍历搜索的星座图点数随着发射天线数、调制方式自由度的增加成指数增长，在发射天线数较多和高阶调制的情况下，其运算复杂度是在实际系统中难以承受的。因此，寻找性能接近ML检测，而复杂度大大降低的方法，就成为MIMO检测技术在实际系统中能否实现的关键因素。

于是，对具有栅格状星座图的源信号提出了一种被称为球形译码(spheredecoding)的检测算法。球形译码实质上是把MIMO-ML检测问题构建为在一棵源信号星座点树上搜索一条最佳路径的问题，并在搜索过程中不断地强化约束条件。球形译码的工作原理是：先在接收信号空间中预设一个以接收信号点为圆心的球，再把该球映射为发射信号空间中的一个椭球，并在椭球内搜索可能的发射信号点，一旦找到一个发射信号点，即以该信号点的映射点与接收信号的距离为半径收缩预设的球，从而使后续的搜索得以在更小的范围内进行。

球形译码检测虽然相对于ML检测的运算复杂度有了一定的减少，但是其需要对星座图上所有星座点的欧式距离分别进行计算，并且需要根据欧式距离进行排序，这样运算复杂度仍然较高。特别是当星座点数目比较多的时候(例如64QAM)，这种劣势就越发明显。因此，提出一种复杂度更低、且不明显影响检测性能的球形译码改进方案就成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种选择保留星座点的方法及装置、球形译码方法及装置，在不影响MIMO检测性能的前提下，降低MIMO检测的复杂度。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种选择保留星座点的方法，包括：

将星座图划分为多个以星座点为中心的正方形区域以及多个边缘区域；

对接收信号进行均衡处理得到参考信号点；

根据所述参考信号点所在的区域确定最优星座点，将所述最优星座点作为保留星座点，并将所述星座图中与所述最优星座点相邻的星座点作为候选星座点；

以所述最优星座点为圆心，将所述星座图划分为多个大小相等的角度区域；

根据所述候选星座点所在的角度区域与所述参考信号点所在的角度区域之间的相对位置，确定所述候选星座点的优先级；

按照优先级从高到低的顺序从所述候选星座点中选择保留星座点。

上述的方法，其中，所述根据所述参考信号点所在的区域确定最优星座点包括：

当所述参考信号点位于正方形区域时，将所述参考信号点所在的正方形区域中包括的星座点作为最优星座点；

当所述参考信号点位于边缘区域时，将与所述参考信号点所在的边缘区域相邻的正方形区域中的星座点作为最优星座点。

上述的方法，其中，所述根据所述候选星座点所在的角度区域与所述参考信号点所在的角度区域之间的相对位置，确定所述候选星座点的优先级，包括：

将与所述参考信号点所在的角度区域相邻的角度区域设置为最高优先级角度区域，将所述最高优先级角度区域中的候选星座点设置为最高优先级星座点；将与所述最高优先级角度区域相邻的角度区域设置为次高优先级角度区域，将所述次高优先级角度区域中的候选星座点设置为次高优先级星座点；依此类推，直到所有候选星座点的优先级设置完成。

上述的方法，其中，所述按照优先级从高到低的顺序从所述候选星座点中选择保留星座点包括：

判断当前优先级的候选星座点与所述最优星座点的似然比是否小于预设门限，若是，则所述当前优先级的候选星座点不被保留，并结束判断；否则，保留所述当前优先级的候选星座点，并执行下一优先级的候选星座点的判断。

一种球形译码方法，包括：

按照上述的方法，按照从上到下的顺序选择星座树的每层中的保留星座点；

根据每层中的保留星座点获取保留路径；

计算保留路径的欧式距离；

根据保留路径的欧式距离以及该保留路径上节点的比特值，确定球形译码的软比特输出。

上述的球形译码方法，其中，所述根据保留路径的欧式距离以及该保留路径上节点的比特值，确定球形译码的软比特输出，包括：

获取第一保留路径集合，所述第一保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为1，其中，q＝1，2，...，Q，Q为星座树层数，p＝1，2，...，P，P为调制阶数；

获取所述第一保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d¹ _p，q，若第一保留路径集合为空，则设置d¹ _p，q为一预设值；

获取第二保留路径集合，所述第二保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为0；

获取所述第二保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d⁰ _p，q，若第二保留路径集合为空，则设置d⁰ _p，q为一预设值；

计算

其中，b_p，q为星座树上第q层的第p个软比特。

一种选择保留星座点的装置，包括：

第一区域划分模块，用于将星座图划分为多个以星座点为中心的正方形区域以及多个边缘区域；

均衡处理模块，用于对接收信号进行均衡处理得到参考信号点；

候选星座点确定模块，用于根据所述参考信号点所在的区域确定最优星座点，将所述最优星座点作为保留星座点，并将所述星座图中与所述最优星座点相邻的星座点作为候选星座点；

第二区域划分模块，用于以所述最优星座点为圆心，将所述星座图划分为多个大小相等的角度区域；

优先级确定模块，用于根据所述候选星座点所在的角度区域与所述参考信号点所在的角度区域之间的相对位置，确定所述候选星座点的优先级；

保留星座点选择模块，用于按照优先级从高到低的顺序从所述候选星座点中选择保留星座点。

上述的装置，其中，所述候选星座点确定模块进一步用于：

当所述参考信号点位于正方形区域时，将所述参考信号点所在的正方形区域中包括的星座点作为最优星座点；

当所述参考信号点位于边缘区域时，将与所述参考信号点所在的边缘区域相邻的正方形区域中的星座点作为最优星座点。

上述的装置，其中，所述优先级确定模块进一步用于：

将与所述参考信号点所在的角度区域相邻的角度区域设置为最高优先级角度区域，将所述最高优先级角度区域中的候选星座点设置为最高优先级星座点；将与所述最高优先级角度区域相邻的角度区域设置为次高优先级角度区域，将所述次高优先级角度区域中的候选星座点设置为次高优先级星座点；依此类推，直到所有候选星座点的优先级设置完成。

上述的装置，其中，所述保留星座点选择模块进一步用于：

判断当前优先级的候选星座点与所述最优星座点的似然比是否小于预设门限，若是，则所述当前优先级的候选星座点不被保留，并结束判断；否则，保留所述当前优先级的候选星座点，并执行下一优先级的候选星座点的判断。

一种球形译码装置，包括：

上述的选择保留星座点的装置，用于按照从上到下的顺序选择星座树的每层中的保留星座点；

保留路径获取模块，用于根据每层中的保留星座点获取保留路径；

欧式距离计算模块，用于计算保留路径的欧式距离；

软比特判决模块，用于根据保留路径的欧式距离以及该保留路径上节点的比特值，确定球形译码的软比特输出。

上述的球形译码装置，其中，所述软比特判决模块包括：

第一保留路径集合获取子模块，用于获取第一保留路径集合，所述第一保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为1，其中，q＝1，2，...，Q，Q为星座树层数，p＝1，2，...，P，P为调制阶数；

第一最小欧式距离获取子模块，用于获取所述第一保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d¹ _p，q，若第一保留路径集合为空，则设置d¹ _p，q为一预设值；

第二保留路径集合获取子模块，用于获取第二保留路径集合，所述第二保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为0；

第二最小欧式距离获取子模块，用于获取所述第二保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d⁰ _p，q，若第二保留路径集合为空，则设置d⁰ _p，q为一预设值；软比特计算子模块，用于计算

其中，b_p，q为星座树上第q层的第p个软比特。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过对星座图进行区域划分的方式来确定最优星座点及选择保留星座点，在选择保留星座点时，不需要进行欧式距离的计算及排序，因此，能够大大降低MIMO检测的复杂度。进一步，根据本发明的技术方案，在信道状况不同的情况下，保留星座点的个数也不相同，提高了MIMO检测的灵活性。

附图说明

图1为本发明实施例的选择保留星座点的方法流程图；

图2为本发明实施例中将星座图划分为正方形区域的示意图；

图3为本发明实施例中将星座图划分为角度区域的示意图；

图4为本发明实施例的球形译码方法流程图；

图5为图4所示的球形译码方法中确定软比特输出的方法流程图；

图6为本发明实施例的选择保留星座点的装置结构图；

图7为本发明实施例的球形译码装置的结构图；

图8为图7所示的球形译码装置中的软比特判决模块的结构图；

图9为本发明实施例的球形译码方法与最大似然检测方法的性能比较仿真示意图；

图10为本发明实施例的球形译码方法与最大似然检测方法的运算复杂度比较示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

参照图1，本发明实施例的选择保留星座点的方法，包括如下步骤：

步骤101：将星座图划分为多个以星座点为中心的正方形区域以及多个边缘区域；

具体地，每个星座点对应于一个正方形区域，正方形的边长为星座点之间的最小距离，在每个星座点的正方形区域划分完成之后，将正方形的各条边延长，得到的不包括星座点的区域称为边缘区域。以16QAM调制为例，对星座图的划分如图2所示，共包括36个区域，其中，包括16个正方形区域(区域1～区域16)和20个边缘区域(区域17～区域36)。

步骤102：对接收信号进行均衡处理得到参考信号点；

具体包括：首先，进行信道估计，得到信道矩阵；然后，基于信道矩阵采用均衡算法对接收信号进行补偿得到发送信号的估计值；最后，将所述估计值在星座图中对应的坐标点作为参考信号点。

步骤103：根据所述参考信号点所在的区域确定最优星座点，将所述最优星座点作为保留星座点，并将所述星座图中与所述最优星座点相邻的星座点作为候选星座点；

根据所述参考信号点所在的区域确定最优星座点具体包括：当所述参考信号点位于正方形区域时，将所述参考信号点所在的正方形区域中包括的星座点作为最优星座点；当所述参考信号点位于边缘区域时，将与所述参考信号点所在的边缘区域相邻的正方形区域中的星座点作为最优星座点。

参照图2，如果参考信号点位于区域10，由于区域10为正方形区域，则直接将区域10中的星座点J作为最优星座点；如果参考信号点位于区域20时，由于区域20为边缘区域，查找与区域20相邻的正方形区域，得到区域9，则将区域9中的星座点I作为最优星座点；如果参考信号位于区域1，由于区域1为边缘区域，查找与区域1相邻的正方形区域，得到区域1，则将区域1中的星座点A作为最优星座点。

在具体实现时，只需要将参考信号点的实部与虚部分别与区域边界线的坐标进行比较，即可确定其所在的区域。

可见，在本发明实施例中，不需要计算参考信号点与各星座点的欧式距离，也不需要对欧式距离进行排序，即可获得与所述参考信号点的欧式距离最小的星座点，即，最优星座点，一般来说，最优星座点为实际的发送星座点(真实星座点)的概率比较高，因此，直接选择该最优星座点作为保留星座点中的一个。

在确定最优星座点后，与其相邻的星座点为真实星座点的概率也比较高，而与其不相邻的星座点为真实星座点的概率则相对较低，因此，本发明实施例将与所述最优星座点相邻的星座点作为候选星座点，然后，在后续步骤中，再从候选星座点中选择取其他的保留星座点。其中，所谓与最优星座点相邻的星座点，包括与该最优星座点在星座图的横向、纵向、斜向相邻的星座点，如果在每个方向上都存在星座点，则共有8个相邻星座点，根据最优星座点在星座图中的位置的不同，相邻星座点的个数还可以为3个或5个。

继续参照图2，如果最优星座点为星座点J，则直接将星座点J作为保留星座点，并将与其相邻的星座点(星座点E、星座点F、星座点G、星座点K、星座点O、星座点N、星座点M、星座点I)作为候选星座点；如果最优星座点为星座点I，则直接将星座点I作为保留星座点，并将与其相邻的星座点(星座点E、星座点F、星座点J、星座点N、星座点M)作为候选星座点；如果最优星座点为星座点A，则直接将星座点A作为保留星座点，并将与其相邻的星座点(星座点E、星座点F、星座点B)作为候选星座点。

步骤104：以所述最优星座点为圆心，将所述星座图划分为多个大小相等的角度区域；

在本发明实施例中，所谓角度区域是指，从一个点引出的两条射线所包围的区域，角度区域的大小以所述两条射线之间的夹角大小来表征。

参照图3，参考信号点为

最优星座点为s^*，候选星座点为s₀，s₁，...，s₇，以s^*为圆心，将星座图划分为8个角度区域(角度区域0～7)，每个角度区域的大小为45⁰。在该种划分方式中，候选星座点均位于构成角度区域的射线上，即，候选星座点位于两个角度区域的交界处，此时，可以规定其只属于该两个角度区域中的一个，例如，角度区域0中包括参考信号点

角度区域1中包括候选星座点s₁，角度区域2中包括候选星座点s₂，角度区域3中包括候选星座点s₃，角度区域4中包括候选星座点s₄、s₅，角度区域5中包括候选星座点s₆，角度区域6中包括候选星座点s₇，角度区域7中包括候选星座点s₀，

当然，在其他划分方式中，也可以使得候选星座点不位于构成角度区域的射线上，例如，将图3中的各射线沿着相同的方向旋转一个相同的角度，例如，沿着顺时针方向旋转30⁰。另外，角度区域的数目可以根据需要灵活设定，例如，将星座图划分为12个角度区域，每个角度区域的大小为30⁰。

步骤105：根据所述候选星座点所在的角度区域与所述参考信号点所在的角度区域之间的相对位置，确定所述候选星座点的优先级；

具体包括：将与所述参考信号点所在的角度区域相邻的角度区域设置为最高优先级角度区域，将所述最高优先级角度区域中的候选星座点设置为最高优先级星座点；将与所述最高优先级角度区域相邻的角度区域设置为次高优先级角度区域，将所述次高优先级角度区域中的候选星座点设置为次高优先级星座点；依此类推，直到所有候选星座点的优先级设置完成。

例如，在图3中，首先确定参考信号点

所在的角度区域，为角度区域0，然后，确定与其相邻的角度区域，为角度区域1和角度区域7，则角度区域1和角度区域7为最高优先级角度区域，其中的候选星座点s₀、s₁被设置为最高优先级星座点；分别与角度区域1、7相邻的角度区域2、6为次高优先级角度区域，其中的候选星座点s₂、s₇被设置为次高优先级星座点；依此类推，得到所有候选星座点的优先级从高到低的排序为(4个优先级)：s₀、s₁，s₂、s₇，s₃、s₆，s₄、s₅。

可见，在本发明实施例中，不需要计算参考信号点与各候选星座点的欧式距离，就能实现对各候选星座点的优先级排序。

本步骤中，是根据候选星座点或者参考信号点的实部和虚部来确定其所在的角度区域，例如，在图3所示的划分方式中，可以按照如下公式计算参考信号点

所在的角度区域i：

$i=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{ifreal}\left(\tilde{s}\right)>\mathrm{real}\left(s^{*}\right),\mathrm{imag}\left(\tilde{s}\right)>\mathrm{imag}\left(s^{*}\right),\left|\mathrm{imag}(\tilde{s}-s^{*})\right|>\left|\mathrm{real}(\tilde{s}-s^{*})\right|\\ 1& \mathrm{ifreal}\left(\tilde{s}\right)>\mathrm{real}\left(s^{*}\right),\mathrm{imag}\left(\tilde{s}\right)>\mathrm{imag}\left(s^{*}\right),\left|\mathrm{imag}(\tilde{s}-s^{*})\right|<\left|\mathrm{real}(\tilde{s}-s^{*})\right|\\ 2& \mathrm{ifreal}\left(\tilde{s}\right)>\mathrm{real}\left(s^{*}\right),\mathrm{imag}\left(\tilde{s}\right)<\mathrm{imag}\left(s^{*}\right),\left|\mathrm{imag}(\tilde{s}-s^{*})\right|<\left|\mathrm{real}(\tilde{s}-s^{*})\right|\\ 3& \mathrm{ifreal}\left(\tilde{s}\right)>\mathrm{real}\left(s^{*}\right),\mathrm{imag}\left(\tilde{s}\right)<\mathrm{imag}\left(s^{*}\right),\left|\mathrm{imag}(\tilde{s}-s^{*})\right|>\left|\mathrm{real}(\tilde{s}-s^{*})\right|\\ 4& \mathrm{ifreal}\left(\tilde{s}\right)<\mathrm{real}\left(s^{*}\right),\mathrm{imag}\left(\tilde{s}\right)<\mathrm{imag}\left(s^{*}\right),\left|\mathrm{imag}(\tilde{s}-s^{*})\right|<\left|\mathrm{real}(\tilde{s}-s^{*})\right|\\ 5& \mathrm{ifreal}\left(\tilde{s}\right)<\mathrm{real}\left(s^{*}\right),\mathrm{imag}\left(\tilde{s}\right)<\mathrm{imag}\left(s^{*}\right),\left|\mathrm{imag}(\tilde{s}-s^{*})\right|>\left|\mathrm{real}(\tilde{s}-s^{*})\right|\\ 6& \mathrm{ifreal}\left(\tilde{s}\right)<\mathrm{real}\left(s^{*}\right),\mathrm{imag}\left(\tilde{s}\right)>\mathrm{imag}\left(s^{*}\right),\left|\mathrm{imag}(\tilde{s}-s^{*})\right|<\left|\mathrm{real}(\tilde{s}-s^{*})\right|\\ 7& \mathrm{ifreal}\left(\tilde{s}\right)<\mathrm{real}\left(s^{*}\right),\mathrm{imag}\left(\tilde{s}\right)>\mathrm{imag}\left(s^{*}\right),\left|\mathrm{imag}(\tilde{s}-s^{*})\right|>\left|\mathrm{real}(\tilde{s}-s^{*})\right|\end{array}\right.$

在确定参考信号点所在的角度区域i后，8个候选星座点s₀，s₁，...，s₇的优先级由大到小的顺序为(4个优先级)：

[s_i，s_(i+1)％8]＞[s_(i-1)％8，s_(i+2)％8]＞[s_(i-2)％8，s_(i+3)％8]＞[s_(i-3)％8，s_(i+4)％8]

其中，(.)％8指得是模8。

步骤106：按照优先级从高到低的顺序从所述候选星座点中选择保留星座点。

具体包括：判断当前优先级的候选星座点与所述最优星座点的似然比是否小于预设门限，若是，则所述当前优先级的候选星座点不被保留，并结束判断；否则，保留所述当前优先级的候选星座点，并执行下一优先级的候选星座点的判断。

假设当前被考虑的星座点为s_m，预设门限为ξ(0＜ξ＜1)，被考虑星座点s_m与最优星座点s^*的似然比小于ξ为：

即，

$\frac{\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}{e}^{-\frac{d_m^2}{2{\mathrm{\&sigma;}}^2}}}{\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}{e}^{-\frac{d^2}{2{\mathrm{\&sigma;}}^2}}}<\mathrm{\&xi;};$

则，

其中，d_m指星座点s_m到参考信号点

的欧式距离，d^*指星座点s^*到参考信号点

的欧式距离，σ²为噪声功率。

另外，根据上述公式可知，当σ²不同，即在信道状况不同的情况下，根据本发明实施例的技术方案，保留星座点的个数也不相同，这提高了MIMO检测的灵活性。

可以将上述方法应用于球形译码中，即，在球形译码中，按照上述方法来选择星座树的每层中的保留星座点。

参照图4，本发明实施例的球形译码方法，包括如下步骤：

步骤401：按照从上到下的顺序选择星座树的每层中的保留星座点；

在MIMO系统中，发送端有多根天线，所述星座树的层数等于发送端的天线数。对于星座树的每层，均按照图1所示的方法来选择保留星座点。

其中，在对每层的选择过程中，可以通过设置不同的预设门限值，来控制保留的星座点数。一般来说，可以控制高层保留的星座点数较多，而低层保留的星座点数较少。

步骤402：根据每层中的保留星座点获取保留路径；

假设发送天线数为3，调制方式为16QAM，第一层保留的星座点数为3，第二、三层保留的星座点数均为2，则获取的保留路径条数为3×2×2＝12。

步骤403：计算保留路径的欧式距离；

为进行软比特判决，需要计算每条保留路径的欧式距离。

步骤404：根据保留路径的欧式距离以及该保留路径上节点的比特值，确定球形译码的软比特输出。

如何根据保留路径的欧式距离以及该保留路径上节点的比特值确定软比特输出，在现有技术中有多种实现方式。本发明实施例还提供如下较佳的实现方式，参照图5，具体包括如下步骤：

步骤501：获取第一保留路径集合，所述第一保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为1；

其中，q＝1，2，...，Q，Q为星座树层数，p＝1，2，...，P，P为调制阶数，在发送端，将调制阶数个比特的数据映射为一个调制符号，即，一个星座点对应调制阶数个比特的数据。例如，当发送天线数为3，调制方式为16QAM时，Q＝3，P＝4，调制阶数为4代表一个星座点(节点)对应4比特的数据。

步骤502：获取所述第一保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d¹ _p，q，若第一保留路径集合为空，则设置d¹ _p，q为一预设值；

其中，所述预设值的设置原则为：当第一保留路径集合不为空时，该集合中的所有保留路径的欧式距离均不大于该预设值。一般来说，可以直接将该预设值设置为一个较大值，例如，设置为100。

步骤503：获取第二保留路径集合，所述第二保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为0；

步骤504：获取所述第二保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d⁰ _p，q，若第二保留路径集合为空，则设置d⁰ _p，q为一预设值；

其中，所述预设值的设置原则为：当第二留路径集合不为空时，该集合中的所有保留路径的欧式距离均不大于该预设值。一般来说，可以直接将该预设值设置为一个较大值，例如，设置为100。

步骤505：计算

其中，b_p，q为星座树上第q层的第p个软比特。

对应于上述方法，本发明实施例还提供一种实现上述方法的装置。

参照图6，本发明实施例的选择保留星座点的装置，包括：第一区域划分模块、均衡处理模块、候选星座点确定模块、第二区域划分模块、优先级确定模块和保留星座点选择模块，其中：

所述第一区域划分模块，用于将星座图划分为多个以星座点为中心的正方形区域以及多个边缘区域。

所述均衡处理模块，用于对接收信号进行均衡处理得到参考信号点。

所述候选星座点确定模块，用于根据所述参考信号点所在的区域确定最优星座点，将所述最优星座点作为保留星座点，并将所述星座图中与所述最优星座点相邻的星座点作为候选星座点。具体地，当所述参考信号点位于正方形区域时，将所述参考信号点所在的正方形区域中包括的星座点作为最优星座点；当所述参考信号点位于边缘区域时，将与所述参考信号点所在的边缘区域相邻的正方形区域中的星座点作为最优星座点。

所述第二区域划分模块，用于以所述最优星座点为圆心，将所述星座图划分为多个大小相等的角度区域。

所述优先级确定模块，用于根据所述候选星座点所在的角度区域与所述参考信号点所在的角度区域之间的相对位置，确定所述候选星座点的优先级。具体地，将与所述参考信号点所在的角度区域相邻的角度区域设置为最高优先级角度区域，将所述最高优先级角度区域中的候选星座点设置为最高优先级星座点；将与所述最高优先级角度区域相邻的角度区域设置为次高优先级角度区域，将所述次高优先级角度区域中的候选星座点设置为次高优先级星座点；依此类推，直到所有候选星座点的优先级设置完成。

所述保留星座点选择模块，用于按照优先级从高到低的顺序从所述候选星座点中选择保留星座点。具体地，判断当前优先级的候选星座点与所述最优星座点的似然比是否小于预设门限，若是，则所述当前优先级的候选星座点不被保留，并结束判断；否则，保留所述当前优先级的候选星座点，并执行下一优先级的候选星座点的判断。

参照图7，本发明实施例的球形译码装置，包括：选择保留星座点的装置、保留路径获取模块、欧式距离计算模块和软比特判决模块，其中：

所述选择保留星座点的装置为图6所示的装置，用于按照从上到下的顺序选择星座树的每层中的保留星座点；

所述保留路径获取模块，用于根据每层中的保留星座点获取保留路径；

所述欧式距离计算模块，用于计算保留路径的欧式距离；

所述软比特判决模块，用于根据保留路径的欧式距离以及该保留路径上节点的比特值，确定球形译码的软比特输出。

参照图8，所述软比特判决模块具体包括：

第一保留路径集合获取子模块，用于获取第一保留路径集合，所述第一保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为1，其中，q＝1，2，...，Q，Q为星座树层数，p＝1，2，...，P，P为调制阶数；

第一最小欧式距离获取子模块，用于获取所述第一保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d¹ _p，q，若第一保留路径集合为空，则设置d¹ _p，q为一预设值；

第二保留路径集合获取子模块，用于获取第二保留路径集合，所述第二保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为0；

第二最小欧式距离获取子模块，用于获取所述第二保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d⁰ _p，q，若第二保留路径集合为空，则设置d⁰ _p，q为一预设值；软比特计算子模块，用于计算

其中，b_p，q为星座树上第q层的第p个软比特。

综上所述，本发明通过对星座图进行区域划分的方式来确定最优星座点及选择保留星座点，在选择保留星座点时，不需要进行欧式距离的计算及排序，因此，能够大大降低MIMO检测的复杂度。

下面利用TDD-LTE链路的仿真结果，对本发明实施例的球形译码方法与最大似然译码方法的性能进行比较。仿真配置如下表1所示，信道环境如下表2所示：

参数	配置
		TDD或FDD	TDD
上下行配置	子帧2、7为上行，子帧1、6为特殊子帧，其他子帧为下行
		带宽(MHz)	10

参数	配置
		小区ID	485
nRNTI	0
		CP模式	Normal
MIMO模式	SM
		发射天线数	2
接收天线数	2
		码字数	2
层数	2
		传输块1大小	14112
传输块2大小	14112
		码字1QAM类型	16QAM
码字2QAM类型	16QAM
		PDCCH数	1
使用子帧ID	4
		使用时隙ID	8，9
在每个时隙中的RB开始坐标	0，0
		在每个时隙中的RB数	50，50
RB Boost(dB)	0

表1

信道环境	相关类型	载频
			EVA，5km/h	低	2.6e9Hz

表2

图9为本发明实施例的球形译码方法与最大似然检测方法的性能比较仿真示意图。参照图9，在上述的仿真配置与信道环境下，基于本发明的球形译码算法的性能与基于最大似然检测算法的性能基本上一致(图中两种算法的性能曲线重合)，也就是说，本发明实施例在运算复杂度大大降低的情况下，却可以获得与最大似然检测算法大致相同的性能。

进一步，根据本发明的技术方案，在信道状况不同的情况下，保留星座点的个数也不相同，提高了MIMO检测的灵活性。

图10为本发明实施例的球形译码方法与最大似然检测方法的运算复杂度比较示意图。参照图10，在收发天线的配置为两发两收，调制方式为16QAM时，最大似然检测算法需进行乘法422次，加法323次。而本发明实施例则根据不同的信道情况，计算复杂度有所不同。在信道情况较好的情况下，取的星座点较少，运算的复杂度较低，在信道情况较差的情况下，取的星座点较多，运算复杂度比较高，具体为：

在24＜SNR(信噪比)的情况下，对星座图取3个点，需要乘法162次，加法115次；

在20＜SNR≤24的情况下，对星座图取4个点，需要乘法182次，加法131次；

在16＜SNR≤20的情况下，对星座图取9个点，需要乘法282次，加法211次；

在SNR≤16的情况下，对星座图取16个点，需要乘法422次，加法323次。

可见，在信道情况较好的情况下，本发明实施例的球形译码算法的复杂度大大低于最大似然检测算法，只是在信道情况非常恶劣的情况下，本发明实施例的球形译码算法的复杂度才与最大似然检测算法大致相当，但仍然不会超过最大似然检测算法的复杂度。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (12)

1.一种选择保留星座点的方法，其特征在于，包括：

将星座图划分为多个以星座点为中心的正方形区域以及多个边缘区域；

对接收信号进行均衡处理得到参考信号点；

根据所述参考信号点所在的区域确定最优星座点，将所述最优星座点作为保留星座点，并将所述星座图中与所述最优星座点相邻的星座点作为候选星座点；

以所述最优星座点为圆心，将所述星座图划分为多个大小相等的角度区域；

根据所述候选星座点所在的角度区域与所述参考信号点所在的角度区域之间的相对位置，确定所述候选星座点的优先级；

按照优先级从高到低的顺序从所述候选星座点中选择保留星座点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考信号点所在的区域确定最优星座点包括：

当所述参考信号点位于正方形区域时，将所述参考信号点所在的正方形区域中包括的星座点作为最优星座点；

当所述参考信号点位于边缘区域时，将与所述参考信号点所在的边缘区域相邻的正方形区域中的星座点作为最优星座点。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述候选星座点所在的角度区域与所述参考信号点所在的角度区域之间的相对位置，确定所述候选星座点的优先级，包括：

将与所述参考信号点所在的角度区域相邻的角度区域设置为最高优先级角度区域，将所述最高优先级角度区域中的候选星座点设置为最高优先级星座点；将与所述最高优先级角度区域相邻的角度区域设置为次高优先级角度区域，将所述次高优先级角度区域中的候选星座点设置为次高优先级星座点；依此类推，直到所有候选星座点的优先级设置完成。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照优先级从高到低的顺序从所述候选星座点中选择保留星座点包括：

判断当前优先级的候选星座点与所述最优星座点的似然比是否小于预设门限，若是，则所述当前优先级的候选星座点不被保留，并结束判断；否则，保留所述当前优先级的候选星座点，并执行下一优先级的候选星座点的判断。

5.一种球形译码方法，其特征在于，包括：

按照如权利要求1至4中任一项所述的方法，按照从上到下的顺序选择星座树的每层中的保留星座点；

根据每层中的保留星座点获取保留路径；

计算保留路径的欧式距离；

根据保留路径的欧式距离以及该保留路径上节点的比特值，确定球形译码的软比特输出。

6.如权利要求5所述的球形译码方法，其特征在于，所述根据保留路径的欧式距离以及该保留路径上节点的比特值，确定球形译码的软比特输出，包括：

获取第一保留路径集合，所述第一保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为1，其中，q＝1，2，...，Q，Q为星座树层数，p＝1，2，...，P，P为调制阶数；

获取所述第一保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d¹ _p，q，若第一保留路径集合为空，则设置d¹ _p，q为一预设值；

获取第二保留路径集合，所述第二保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为0；

获取所述第二保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d⁰ _p，q，若第二保留路径集合为空，则设置d⁰ _p，q为一预设值；

计算

其中，b_p，q为星座树上第q层的第p个软比特。

7.一种选择保留星座点的装置，其特征在于，包括：

第一区域划分模块，用于将星座图划分为多个以星座点为中心的正方形区域以及多个边缘区域；

均衡处理模块，用于对接收信号进行均衡处理得到参考信号点；

候选星座点确定模块，用于根据所述参考信号点所在的区域确定最优星座点，将所述最优星座点作为保留星座点，并将所述星座图中与所述最优星座点相邻的星座点作为候选星座点；

第二区域划分模块，用于以所述最优星座点为圆心，将所述星座图划分为多个大小相等的角度区域；

优先级确定模块，用于根据所述候选星座点所在的角度区域与所述参考信号点所在的角度区域之间的相对位置，确定所述候选星座点的优先级；

保留星座点选择模块，用于按照优先级从高到低的顺序从所述候选星座点中选择保留星座点。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述候选星座点确定模块进一步用于：

当所述参考信号点位于正方形区域时，将所述参考信号点所在的正方形区域中包括的星座点作为最优星座点；

当所述参考信号点位于边缘区域时，将与所述参考信号点所在的边缘区域相邻的正方形区域中的星座点作为最优星座点。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述优先级确定模块进一步用于：

将与所述参考信号点所在的角度区域相邻的角度区域设置为最高优先级角度区域，将所述最高优先级角度区域中的候选星座点设置为最高优先级星座点；将与所述最高优先级角度区域相邻的角度区域设置为次高优先级角度区域，将所述次高优先级角度区域中的候选星座点设置为次高优先级星座点；依此类推，直到所有候选星座点的优先级设置完成。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述保留星座点选择模块进一步用于：

判断当前优先级的候选星座点与所述最优星座点的似然比是否小于预设门限，若是，则所述当前优先级的候选星座点不被保留，并结束判断；否则，保留所述当前优先级的候选星座点，并执行下一优先级的候选星座点的判断。

11.一种球形译码装置，其特征在于，包括：

如权利要求7至10中任一项所述的选择保留星座点的装置，用于按照从上到下的顺序选择星座树的每层中的保留星座点；

保留路径获取模块，用于根据每层中的保留星座点获取保留路径；

欧式距离计算模块，用于计算保留路径的欧式距离；

软比特判决模块，用于根据保留路径的欧式距离以及该保留路径上节点的比特值，确定球形译码的软比特输出。

12.如权利要求11所述的球形译码装置，其特征在于，所述软比特判决模块包括：

第一保留路径集合获取子模块，用于获取第一保留路径集合，所述第一保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为1，其中，q＝1，2，...，Q，Q为星座树层数，p＝1，2，...，P，P为调制阶数；

第一最小欧式距离获取子模块，用于获取所述第一保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d¹ _p，q，若第一保留路径集合为空，则设置d¹ _p，q为一预设值；

第二保留路径集合获取子模块，用于获取第二保留路径集合，所述第二保留路径集合中的保留路径满足：第q层节点的第p个比特值为0；

第二最小欧式距离获取子模块，用于获取所述第二保留路径集合中的保留路径的最小欧式距离d⁰ _p，q，若第二保留路径集合为空，则设置d⁰ _p，q为一预设值；

软比特计算子模块，用于计算

其中，b_p，q为星座树上第q层的第p个软比特。

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