CN101878609B - 用于确定符号估计的装置、计算机程序和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于确定符号估计的装置,包括:检测单元、信息存储、信道解码器以及估计器。检测单元的一个或者多个检测器配置用于检测第一数据流,并且这一个或多个检测器或者一个或者多个其他检测器被配置用于在与第一数据流的检测并行地执行了干扰消除的情况下以及没有执行干扰消除的情况下检测第二数据流,以获取检测结果。信息存储配置用于存储所述第二数据流的检测的结果,并且信道解码器配置用于对所述检测到的第一数据流进行信道解码。估计器配置用于通过使用所存储的第二数据流的检测结果、并且基于所述第一数据流的信道解码的成功,来确定符号估计。
Description
技术领域
本发明涉及用于确定符号估计的装置、计算机程序以及方法。
背景技术
下文描述的背景技术可以包括洞察、发现、理解或者公开、或者关联以及对于本发明的相关现有技术未知但由本发明提供的公开。本发明的某些此类贡献可以在下文中具体指出,由此从其上下文中,本发明的其他此类贡献将变得易见。
由于接收机设计而导致了CDMA系统的干扰限制特性:接收通常是基于扩频码匹配的滤波器(MF)或者相关器。由于所接收的扩频码通常不是完全正交,在接收机中存在多址干扰(MAI)。
已经开发了次优的多用户接收机用于应对多址干扰。多用户接收机可以按照多种方式来分类,其中一种是将接收机划分为两个主要类别:线性均衡器以及减法干扰消除(IC)接收机。线性均衡器(例如,迫零(ZF)、去相关检测器或者最小均方差(MMSE)检测器)是抑制多址干扰的线性滤波器。IC接收机的原理:估计多址干扰分量,并且继而将其从接收信号中减去以使结果更为可靠。多址干扰消除可以通过使用串行干扰消除(SIC)检测器来实现。
多输入和多输出(MIMO)是指在发射机和接收机两者处使用多个天线来改进无线通信系统性能的系统。
辅助SIC检测器的传统信道解码器相继地检测MIMO数据流。由于信道解码延迟,SIC检测器缓冲接收的信号样本、相应的信道和噪声变化或噪声协方差估计,这需要较大的信号缓冲区。
发明内容
在所附独立权利要求中公开了本发明的某些方面,并且在从属权利要求中公开了本发明的各种实施方式。对于本发明而言,下文的发明内容旨在示意性而并非限制性。
根据本发明的示例性方面,一种装置,包括:包括至少一个检测器的检测单元、信息存储、信道解码器以及估计器。检测单元的一个或者多个检测器配置用于检测第一数据流,并且相同检测器中的一个或多个或者所述检测器单元的一个或者多个其他检测器配置用于在与第一数据流的检测并行地执行了干扰消除的情况下以及没有执行干扰消除的情况下检测第二数据流,以获取检测结果。信息存储配置用于存储所述第二数据流的检测的结果。信道解码器配置用于对所述检测到的第一数据流进行信道解码;并且估计器配置用于通过使用所存储的第二数据流的检测结果、并且基于所述第一数据流的信道解码的成功,来确定符号估计。
本发明的另一示例方面涉及一种方法。该方法包括检测第一数据流以及检测第二数据流。在与所述第一数据流的检测并行地执行了执行干扰消除的情况下以及没有执行干扰消除的情况下检测第二数据流,以获取检测结果。该方法还包括:存储所述第二数据流的检测的结果;以及对检测到的第一数据流进行信道解码。通过使用所存储的第二数据流的检测结果、并且基于所述第一数据流的信道解码的成功,来确定符号估计。
本发明的另一示例方面涉及一种设备。该设备包括:用于检测第一数据流的装置,以及用于与所述第一数据流的检测并行地执行了干扰消除的情况下以及没有执行干扰消除的情况下检测第二数据流以获取检测结果的装置。该设备还包括:用于存储所述第二数据流的检测的结果的装置,以及用于对所述检测到的第一数据流进行信道解码的装置。另外,该设备包括:用于通过使用所存储的第二数据流的检测结果、并且基于所述第一数据流的信道解码的成功来确定符号估计的装置。
附图说明
参考附图而仅借助于示例性方式,在下文中描述了本发明的实施方式,在附图中:
图1示出了通信系统的示例;
图2是流程图;
图3示出了通信设备的示例;以及
图4示出了通信系统的节点的示例。
具体实施方式
下文的实施方式是示例性的。尽管说明书在多个位置指出了“一个”、“一种”、或者“某些”实施方式,而这并不意味着此类引用是相同的实施方式、或者特征仅应用于单一的实施方式。还可以结合不同实施方式的单一特征以便提供其他实施方式。
本发明适用于任何用户终端、服务器、相应的组件和/或任何通信系统或者支持所需功能性的不同通信系统的任何组合。所使用的协议、通信系统的规范、服务器和用户终端均飞速发展,在无线通信中更是如此。此类发展可以需要对实施方式做出额外的改变。由此,应当宽泛地解译全部词语和表述,并且其旨在示出而并非限制实施方式。
在下文中,将使用可以将各种实施方式应用于其上系统架构的示例来描述不同的实施方式,该架构是基于演进UMTS陆地无线接入(E-UTRA,UMTS=通用移动通信系统),然而实施方式并不局限于此类架构。
存在用于通信系统中的多种不同无线协议。不同通信系统的某些示例是通用移动通信系统(UMTS)无线接入网络(UTRAN或者E-UTRAN)、长期演进(LET,相同于E-UTRA)、无线本地网络(WLAN)、全球微波接入互操作性(WiMAX)、蓝牙(Bluetooth)、个人通信服务(PCS)以及使用超宽带技术的系统。
图1是仅示出了某些元件和功能实体的简化系统架构,这些元件和功能实体全部是逻辑单元,并且其实现可以不同于所示出。图1中的连接是逻辑连接;实际物理连接可以不同。对于本领域技术人员易见的是,系统还包括其他功能和结构。应当理解,所使用的或者用于群组通信的功能、结构、元件和协议可以无关于实际的发明。由此,在此无需详细讨论。
图1示出了E-UTRA无线接入网络的部分。
通信系统是蜂窝无线系统,其包括基站(或者节点B)100,该基站具有通向用户设备106和108的双向无线链路102和104。用户设备可以是固定的、车载的或者便携的。用户设备106和108可以表示便携计算设备。此类计算设备包括无线移动通信设备,其利用用户标识模块(SIM)操作、或者在不利用用户标识模块的情况下操作,但是该计算设备不限于以下类型的设备:移动电话、多媒体设备、个人数字助理(PDA)、手持机。
基站例如包括收发机。提供从基站的收发机到天线单元的连接,其建立与用户设备的双向无线链路。基站进一步连接至控制器110、无线网络控制器(RNC),该RNC向网络的其他部分传送设备的连接。无线网络控制器以集中式方式控制连接到其上的多个基站。无线网络控制器进一步连接至核心网络112(CN)。依赖于系统,CN侧的对应方可以是移动服务交换中心(MSC)、媒体网关(MGW)或者服务GPRS(通用分组无线服务)支持节点(SGSN)等。
应当注意,在未来的无线网络中,RNC的功能性可以在基站(可能是子集)之间分布。
然而,实施方式并不将系统局限于给定的示例,而是,本领域技术人员可以将方案应用于提供有必要属性的其他通信系统。在其中适用于本发明的实施方式通信系统中,可以使用不同的无线协议。所使用的无线协议并不相关于本发明的实施方式。
通信系统还能够与其他网络(诸如公共交换电话网络或者因特网)通信。
MIMO传输通常应用从不同发射天线或者发射束(有时将其称作预编码MIMO)传输的两个并行的数据流。这些流彼此干扰,从而导致需要高级MIMO检测器。也可以提供多于两个MIMO层。接着,传统信道解码器辅助的SIC检测器以如下方式检测MIMO数据流:检测第一MIMO流并将对信道进行解码。解码器输出被用于再生由第一数据流对第二数据流造成的干扰。在干扰消除(IC)之后,检测第二数据流。通常仅在第一数据流的解码成功的情况下执行干扰消除,以避免误差传播。
备选地,可以通过按照用于干扰信号元再生的比特或者符号的可靠性对这些比特和符号进行加权,来执行软干扰消除。传统SIC检测器通常根据MIMO流的可靠性来应用MIMO流的安置,在此情况下,SIC检测器首先检测具有最高可靠性的MIMO流。以可靠性的降序对其余MIMO流执行检测。可靠性的测量例如可以基于:信噪比的后检测、接收的信号功率或者对信道解码器输出处的误帧率或者误块率的估计。
然而,改进的SIC检测器的一个实施方式预先确定用于第二MIMO数据流的检测器滤波器(诸如,线性最小均方差(LMMSE)滤波器)、相应的LMMSE输出以及与第一MIMO流的LMMSE检测并行的某些需要的信号幅度。存储的是第二MMIMO数据流的LMMSE滤波器输出,而不是原始信号采样和MIMO信道系数以及噪声变化估计,。这节约了存储器,因为LMMSE滤波器输出是单一的复数值。
在一个实施方式中,仅在成功解码第一MIMO数据流之后执行对第二MIMO数据流的干扰消除。由于在检测第一MIMO数据流期间并不知道是否将要执行干扰消除,因此需要两个LMMSE用于第二MIMO数据流:一个用于消除了第一MIMO数据流的情况,而另一个用于没有消除第一MIMO数据流的情况。
在成功解码(通常使用涡轮解码)之后,SIC检测器从存储器读取假设将要执行干扰消除的LMMSE滤波器版本的输出采样。继而,执行干扰消除以便可以从LMMSE输出(而不是如同传统那样从原始信号采样)减去再生的干扰。
在不成功解码的情况下,SIC检测器读出与假设不执行干扰消除的LMMSE滤波器版本的LMMSE输出采样。不执行干扰消除,并且在解调中使用读取的LMMSE输出采样。
应当注意,术语“第一MIMO数据流”表示被选择首先在SIC检测器中检测的MIMO流。当使用两个MIMO层(流)时,可以是MIMO信号的层1或者层2。
接下来,借助于图2来进一步详述实施方式。所给出的原理可以适用于多种类型的通信系统,诸如,基于正交频分复用(OFDM)或者正交频分复用多址接入(OFDMA)的通信系统、或者基于码分多址(CDMA)空中接口的系统。在基于CDMA或者WCDMA的系统中,可以使用芯片级(宽带)信号执行检测和干扰消除,以便检测器和干扰消除器输出码片而不是符号的估计。码片序列可以使用扩频码相关器进行解扩展以便获得符号估计。
实施方式开始于框200。
在框202中,检测第一数据流。检测通常表示从通信系统中的载波信号提取数据。
SIC检测器的输入信号矢量通常包括来自每个接收天线的复数信号采样,并且携带两个未知符号(在两个MIMO数据流的情况下。如果存在更多数据流,则信号矢量包括更多符号):
r(k)=h1(k)s1(k)+h2(k)s2(k)+噪声 (1)
其中
h1(k)表示第一符号的信道矢量;
s1(k)表示第一符号;
h2(k)表示第二符号的信道矢量;
s2(k)表示第二符号;以及
k表示子载波索引。
应当以宽泛的含义理解信道矢量:除所讨论的MIMO无线信道以外,示例可以包括模拟和数字传输和接收滤波器的影响,波束成形的影响、预编码和传输多样性等。
LMMSE或者干扰抑制合成器(IRC)或者用于第一MIMO流检测的其他适合的滤波器被标识为w1(k)。SIC检测器将该滤波器应用于所有选定的子载波,以检测流1的码字(通常是涡轮码):
其中
表示用于第一MIMO流的共轭转置滤波器;
H表示矢量的共轭转置;
r(k)表示SIC检测器输入信号;以及
k表示子载波索引,k=0,1,...,K,其中K是<∞的整数值。
在检测中,针对子载波k来检测符号。
干扰再生包括用于再生由发射机原始发射的比特的再生方法。这通常需要对信道解码器的输出中的比特进行重编码、码率匹配以及交织。
在框204中,在与第一数据流的检测并行地执行了干扰消除的情况下以及没有执行干扰消除的情况下检测第二数据流,以获取检测结果。换言之,第一数据流的检测和第二数据流的检测通常彼此并行地执行。
1)在第一MIMO数据流的信道解码将不会成功的情况下(在这种情况下将不会执行干扰消除),第二MIMO数据流的检测结果为:
其中
H表示矢量的共轭转置;
r(k)表示SIC检测器输入信号;
h2(k)表示第二符号的信道矢量;
s2(k)表示第二符号;
A2,noIC(k)表示在不执行干扰消除时第二MIMO数据流的符号幅度;以及
k表示子载波索引,k=0,1,...,K,其中K是<∞的整数值。
2)在第一MIMO数据流的信道解码成功的情况下(在这种情况下将要执行干扰消除),第二MIMO数据流的检测结果为:
其中:
H表示矢量的共轭转置;
r(k)表示SIC检测器输入信号;
h2(k)表示第二符号的信道矢量;
h1(k)表示第一符号的信道矢量;
s2(k)表示第二符号;
s1(k)表示第一符号;
A21,IC(k)表示将要执行干扰消除时由第一MIMO数据流导致的第一MIMO数据流建模干扰的符号幅度;
A2,IC表示当执行干扰消除时第二MIMO数据流的符号幅度;以及
k表示子载波索引,k=0,1,...,K,其中K是<∞的整数值。
在检测中,针对子载波k检测符号。A21,IC(k)以外的全部其他幅度值均为实数值。
当第一MIMO流的解码不成功并且由此将不执行干扰消除时,以如下方式确定用于第二MIMO流的检测器滤波器:滤波器自身抑制来自第一MIMO流的干扰。当第一MIMO流的解码成功而允许可靠的干扰消除时,用于第二MIMO流的检测器滤波器不必考虑来自第一MIMO流的干扰。
在框206中,存储第二数据流的检测结果。
结果针对子载波k而确定和存储。结果通常存储在存储器缓冲区中。
在框208中,对符号进行信道解码。经过信道解码的数据用来再生导致第二MIMO数据流的符号的干扰。
信道编码通常表示发射机中的前向纠错编码和位交织。信道编码通常用于在存在噪声和干扰的情况下保护无线路径中的数据。信道解码在接收机中移除信道编码。由此,执行信道解码的方法依赖于所选择的信道编码。实施方式并不限制选择信道编码的方法。
在框210中,通过使用所存储的第二数据流的检测结果,并且基于第一数据流信道解码的成功,来确定符号估计。
如果第一MIMO数据流的信道解码成功,则可以如下确定符号估计,其中干扰将从该符号估计中被减掉:
其中:
A21,IC(k)是从存储器可获得的;
是基于第一MIMO数据流的解码数据而再生的第一MIMO流的符号;以及
k表示子载波索引,k=0,1,...,K,其中K是<∞的整数值。
如果信道解码失败,则不提供针对第一MIMO数据流的符号估计,并且可以按照如下方式来确定没有干扰消除情况下的符号估计:
其中:
实施方式在框212结束。箭头214绘出了重复实施方式的一个可能性。重复将涉及从第二MIMO流向第一MIMO流的干扰消除,继而再次检测。
应当注意,通常,框204的输出(检测到的第二数据流)用于干扰消除,此后解码第二MIMO流。
上文针对图2描述的步骤/点、信令消息和相关函数并非处于绝对的排序顺序,并且可以同步地执行某些步骤/点,或者以不同于给定顺序的顺序执行。还可以在步骤/点之间或者在步骤/点以及在示出消息之间的其他信令消息以内执行其他函数。还可以不考虑某些步骤/点或者步骤/点的部分,或者利用相应的步骤/点或者步骤/点的部分将其代替。
可以通过各种方式实现在此所述的技术。例如,这些技术可以以如下方式实现:硬件(一个或者多个设备)、固件(一个或者多个设备)、软件(一个或者多个模块)或者其组合。对于硬件实现,可以在一个或者多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于执行在此所述功能的其他电子单元、或者其组合。对于固件或者软件,可以通过执行在此所述功能的至少一个芯片集(例如,过程、函数等)的模块来实现。软件代码可以存储在存储器单元中,并且由处理器来执行。
图3是根据本发明的实施方式的装置的框图。尽管该装置作为一个实体描述,可以在一个或者更多物理或者逻辑实体中实现不同的模块和存储器。该装置是对多个不同无线协议提供支持的通信设备。然而,实施方式不限于作为给出示例的设备,而是,本领域技术人员可以将方案应用于提供有必要属性的其他设备。图3中以简化方式绘出了通信设备。
通信设备可以是用户终端,该用户终端可以是一件设备或者装置,该设备或装置将用户终端及其用户与订阅相关联或者其被设置用于将用户终端及其用户与订阅相关联,并允许用户与通信系统交互。用户终端向用户呈现信息,并且允许用户输入信息。换言之,用户终端可以能够执行如下操作的任何终端:从网络接收信息和/或向网络传输信息,通过无线方式或者固定连接而可连接至网络。用户终端的示例包括个人计算机、游戏控制台、膝上型计算机(笔记本计算机)、个人数字助理、移动台(移动电话)、以及线路电话。应当注意,通信设备还可以包括多个设备的特征,诸如能够提供无线数据或者语音传输服务的计算机。
示例的通信设备包括多个通信接口312至316,以便向其他设备(诸如基站)提供无线的无线电连接308、310。通讯接口通常包括至少一个收发机。通信接口312至316通常提供使用不同无线访问技术的连接。对于本领域技术人员易见的是,通信接口的数目可以随实现而有所变化。
示例的通信设备进一步包括控制单元302,用以控制设备300的功能。控制单元302包括用于在通信设备300和其他通信设备或者网络之间创建无线连接的装置。控制单元302还包括用于在通信设备中控制多个同步无线连接的装置。控制单元可以配置用于执行本发明的至少部分实施方式,诸如:检测第一数据流;在与第一数据流的检测并行地执行了干扰消除情况下以及没有执行干扰消除的情况下检测第二数据流,以获取检测结果;存储第二数据流的检测结果,将所检测的第一数据流进行信道解码;以及通过使用第二数据流的所存储的检测结果、并且基于第一数据流的成功信道解码来确定符号估计。
如上所述,控制单元302可以包括一个或者多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于执行在此所述功能的其他电子单元或者其结合。
控制单元耦合至其中可以存储例如检测结果的存储器单元318。在此实施方式中,存储器单元用作信息存储。存储器单元可以在处理器内部实现,或者以外部于处理器的方式实现,在此情况下,其经由现有技术中已知的各种方式而可通信地耦合至处理器。另外,在此所述的系统组件可以重新布置和/或由附加组件来使用,以便有助于实现如在此针对其进行描述的各个方面等,而不限于在给定附图中阐明的精确配置,这是本领域技术人员易于理解的。
通信设备通常包括用于供电的电池304。
通信设备300进一步包括连接至控制单元的用户接口306。用户接口306可以包括键盘、麦克风、扬声器、显示器和/或照相机。
对于本领域技术人员易见的是,通信设备可以包括在图3中未示出的部分。
装置还可以是通信网络的任何节点或者主机。参见图4,简化框图示出了通信系统节点的逻辑结构的示例。
节点可以是交换机以及SAE/LTE(长期演进(LTE),系统架构演进(SAE))或者其他无线接入网络的控制元件。
交换机400负责核心网络和用户设备之间的连接。节点经由接口单元402、404连接至网络的其他部分。
节点的功能可以分类为无线资源管理406和控制功能410。操作和管理接口功能408用作中介以用于往来于管理功能地传输信息。
无线资源管理是一组用于共享和管理无线路径连接的算法,以便连接的质量和容量是适当的。无线资源管理还执行用于传输和接收无线信号所需的功能,诸如无线频率和基带功能。
控制功能负责相关于在无线网元和用户设备之间建立、维护和释放无线电连接的功能。
上述方法的实施方式可以由无线资源管理功能来执行。
节点的精确实现依赖于供应商。
一个实施方式提供了包括程序指令的在分布式介质上实现的计算机程序,其当加载到装置中时构成上述装置。
计算机程序可以是以源代码的形式、对象代码的形式或者某些中间形式,并且可以存储在某种类型的载体中,其例如可以是能够承载程序的任何实体或者设备。此类载体包括记录介质、计算机存储器、只读存储器、电子承载信号、电信信号、以及软件分布包。依赖于所需的处理功率,计算机程序可以在单一电子数字计算机中执行,或者可以分布于多个计算机之间。
对于本领域技术人员易见的是,随着技术的进步,可以以各种方式实现发明的概念。发明及其实施方式不限于上述示例,而是可以在权利要求书的范围内有所改变。
Claims (14)
1.一种用于确定符号估计的方法,包括:
检测第一数据流;
在与所述第一数据流的检测并行地执行了干扰消除的情况下以及没有执行干扰消除的情况下检测第二数据流,以获取检测结果;
存储所述第二数据流的检测结果;
对检测到的第一数据流进行信道解码;以及
通过使用存储的所述第二数据流的所述检测结果、并且基于对所述第一数据流的所述信道解码的成功,来确定符号估计。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述数据流是多输入多输出数据流。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二数据流的所述检测结果是以下至少一个:在第一数据流的信道解码没有成功而没有执行干扰消除的情况下的第二数据流的检测结果,在第一数据流的信道解码成功而执行了干扰消除的情况下第二数据流的检测结果,在没有执行干扰消除时的第二数据流的符号幅度,以及在执行了干扰消除时第二数据流的符号幅度,并且其中检测所述第一数据流包括在执行干扰消除时提取所述第一数据流的符号的符号幅度。
4.根据权利要求1所述的方法,其中确定符号估计包括:通过选择在没有干扰消除情况下检测到的第二数据流的检测结果作为符号估计来执行符号估计的确定。
5.根据权利要求1所述的方法,其中通过从在执行了干扰消除的情况下的第二数据流的检测结果中减去再生的干扰,来执行符号估计的确定,其中所述再生基于干扰符号的幅度而执行。
6.一种用于确定符号估计的设备,包括:
用于检测第一数据流的装置;
用于在与所述第一数据流的检测并行地执行了干扰消除的情况下以及没有执行干扰消除的情况下检测第二数据流以获取检测结果的装置;
用于存储所述第二数据流的检测结果的装置;
用于对检测到的第一数据流进行信道解码的装置;以及
用于通过使用存储的所述第二数据流的所述检测结果、并且基于对所述第一数据流的所述信道解码的成功来确定符号估计的装置。
7.根据权利要求6所述的设备,其中所述数据流是多输入多输出数据流。
8.根据权利要求6所述的设备,其中所述第二数据流的所述检测结果是以下至少一个:在第一数据流的信道解码没有成功而没有执行干扰消除的情况下的第二数据流的检测结果,在第一数据流的信道解码成功而执行了干扰消除的情况下第二数据流的检测结果,在没有执行干扰消除时的第二数据流的符号幅度,以及在执行了干扰消除时第二数据流的符号幅度,并且其中检测所述第一数据流包括在执行干扰消除时提取所述第一数据流的符号的符号幅度。
9.根据权利要求6所述的设备,其中用于确定符号估计的装置包括:用于通过选择在没有干扰消除情况下检测到的第二数据流的检测结果作为符号估计来执行符号估计的确定的装置。
10.根据权利要求6所述的设备,进一步包括:用于通过从在执行了干扰消除的情况下的第二数据流的检测结果中减去再生的干扰来执行符号估计的确定的装置,其中所述再生基于干扰符号的幅度而执行。
11.根据权利要求6所述的设备,所述设备是通信设备。
12.根据权利要求6所述的设备,所述设备是节点。
13.根据权利要求6所述的设备,所述设备是芯片集。
14.根据权利要求6所述的设备,所述设备是模块。
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