CN102210117A - 用于qr-mld解调的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于QR-MLD解调的方法包括以下步骤：确定发送接收模式；接收用接收符号向量表示的符号；生成信道矩阵；对信道矩阵执行QR分解；通过将接收符号向量乘以单位Q矩阵的厄尔米特来处理接收符号向量；判断是否需要共轭计算以设置共轭标志；通过依据共轭标志执行共轭或非共轭第一距离度量计算来计算出第一距离度量；通过依据共轭标志执行共轭或非共轭估计符号计算来计算出估计符号；将估计符号映射到星座中；通过依据共轭标志执行共轭或非共轭第二距离度量计算来计算出第二距离度量；通过对第一距离度量和第二距离度量求和来计算总距离度量；以及计算软比特。

Description

用于QR-MLD解调的方法
引用结合
本申请基于2008年11月12日提交的澳大利亚临时专利申请No.2008905827并要求其优先权，该申请的公开通过引用整体结合于此。
技术领域
本发明涉及无线通信系统，并且更具体地，涉及用于对通过无线通信系统发送的数据进行解调的方法。
背景技术
在无线通信中，存在用于提高频谱效率的技术。例如，接收机被设置有执行诸如QR解调或MLD(最大似然检测)之类的技术的硬件。然而，这些接收机中的许多是复杂的。
此外，无线通信系统中的当前的接收机需要能够以多种不同方法来解调发送来的数据。例如，在当前的LTE(长期演进)系统中，接收机必须能够解调来自例如下面的多种模式的数据：2发送-2接收天线(2×2)多输入-多输出(MIMO)系统；1×1单输入-单输出(SISO)系统；1×2接收分集(Rx分集)系统；2×1或4×1空频分组码(SFBC)；4×2或4×2SFBC；以及4×2或2×2空间复用(MIMO)。
可以容纳所有的以上模式的接收机在硬件实现方面是复杂的，并且会导致大的芯片尺寸。
因此，希望提供一种可以对经由多种不同模式发送的数据进行解调但却没有现有解调方法复杂的用于解调发送来的数据的方法。
将理解，这里对作为现有技术给出的任何事物的引用不应被认为是承认该事物在澳大利亚或任何其它地方是已知的或者其包含的信息在形成了本说明书一部分的权利要求书的优先权日时已是公知常识的一部分。
发明内容
有了这个想法，本发明的一个方面提供了一种用于QR-MLD解调的方法，包括以下步骤：
(a)将发送接收模式确定为SISO、SIMO、MIMO或SFBC中的一种；
(b)经由多个流同时接收符号，同时接收的符号由接收符号向量y来表示；
(c)生成信道矩阵H；
(d)对信道矩阵H执行QR分解来计算Q矩阵和R矩阵以使得H＝QR，Q矩阵是单位矩阵并且R矩阵是上三角矩阵；
(e)通过将接收符号向量y乘以Q矩阵的厄尔米特QH以使得z＝QHy，来处理接收符号向量y，其中，z是经处理的接收符号向量；
(f)针对在步骤(a)处确定的SFBC模式，判断是否需要共轭计算，并且将共轭标志设置为具有真值或假值；
(g)通过利用经处理的接收符号向量z和QR分解的R矩阵、在共轭标志为真时执行共轭第一距离度量计算、在共轭标志为假时执行非共轭第一距离度量计算，来计算出第一距离度量d1，j；
(h)通过在共轭标志为真时执行共轭估计符号计算、在共轭标志为假时执行非共轭估计符号计算，来计算出估计符号
Figure BPA00001371435600021
(i)将估计符号映射到星座中作为
Figure BPA00001371435600022
(j)通过在共轭标志为真时执行共轭第二距离度量计算、在共轭标志为假时执行非共轭第二距离度量计算，来计算出第二距离度量d2，j；
(k)通过对步骤(g)和(j)中的第一距离度量和第二距离度量求和来计算总距离度量dtotal，j；以及
(l)计算软比特。
有利地，在步骤(a)处确定发送接收模式使得本发明的方法能够对于所有发送接收模式具有相同的步骤。有利地，这将导致不太复杂的QR-MLD解调器。
在进一步的优点中，步骤(h)和(i)是现有的完全最大似然检测方法(其中，针对每种可能的发送符号组合计算出两个距离，从而导致了极大的计算量)的简化。步骤(h)和(i)通过估计在相邻天线上发送的最可能符号来减少所考虑的可能组合的数目。
优选地，在步骤(f)处，SFBC模式包括范围是从0至fmax的频率音索引f＝(0，fmax)，并且共轭标志是通过表达式f＝(0，fmax)来确定的，以使得共轭标志在f为奇数时被设置为真，否则被设置为假。
优选地，在步骤(g)中，共轭第一距离度量计算是根据表达式d1，j＝|z2-r2，2cj *|2来计算的，其中，cj是取自星座集合的符号。
替代地，在步骤(g)中，非共轭第一距离度量计算是根据表达式d1，j＝|z2-r2，2cj|2来计算的，其中，cj是取自星座集合的符号。
星座集合可以包括通常在无线通信中使用的任何星座集合，包括BPSK、QPSK、8-PSK、16QAM和64QAM。
优选地，在步骤(h)处，共轭估计符号计算是根据表达式
Figure BPA00001371435600031
来计算的。
替代地，在步骤(h)处，非共轭估计符号计算是根据表达式
Figure BPA00001371435600032
来计算的。
优选地，在步骤(j)处，共轭第二距离度量计算是根据表达式
Figure BPA00001371435600033
来计算的。
替代地，在步骤(j)处，非共轭第二距离度量计算是根据表达式
Figure BPA00001371435600034
来计算的。
优选地，在步骤(k)处，总距离度量dtotal，j是通过表达式dtotal，j＝d1，j+d2，j来计算的。
优选地，在步骤(1)处，软比特是如下这样计算的：
(m)根据表达式
Figure BPA00001371435600035
来计算离星座中的在第i比特位置为1的符号(表示为
Figure BPA00001371435600041
)的最小距离；
(n)根据表达式
Figure BPA00001371435600042
来计算离星座中的在第i比特位置为0的符号(表示为
Figure BPA00001371435600043
)的最小距离：并且
(o)根据表达式
Figure BPA00001371435600044
来计算两个最小距离。
有利地，除了判断是否需要计算共轭运算之外，所有模式可以利用相同方法来处理，由此降低了硬件实现复杂度。在进一步的优点中，这种降低的硬件实现复杂度可以实现芯片尺寸的减小。
附图说明
下面的描述更具体地涉及本发明的各个特征和步骤。为了辅助理解本发明，在描述时参考了附图，在附图中用优选实施例图示出了本发明。然而，将明白，本发明不限于附图中所示的优选实施例。
在附图中：
图1是根据本发明实施例的QR-MLD解调器的组件的框图；以及
图2a和图2b是示出本发明的方法中的步骤的流程图。
具体实施方式
现在参考图1，示出了具有多个输入的QR-MLD解调器100，所述多个输入包括第一接收机y1和第二接收机y2上的接收数据I/Q、用于信道估计的信道矩阵H、与第一接收机y1和第二接收机y2上的每个接收数据相关联的模式110。QR-MLD解调器100中具有多个模块，以便在两个输出流x1和x2上提供对经解调软比特(soft bit)的输出。
QR-MLD解调器100内的模块包括控制器模块105，所述控制器模块105将第一接收机y1和第二接收机y2上的接收数据的发送接收模式确定为SISO、SIMO、MIMO或SFBC中的一种。控制器模块105通过从与第一接收机y1和第二接收机y2上的接收数据相关联的模式110获取输入来实现此操作。一旦模式110被确定，控制器模块105就将控制传递给信道矩阵模块115和重排符号模块120，它们各自获取从第一接收机y1和第二接收机y2上的接收数据产生的接收符号及信道估计，并且重新排列它们以使得适当的发送符号可被解调。信道矩阵模块115构建并输出4×2信道矩阵H，并且重排符号模块120构建并输出4×1接收符号向量y。从信道矩阵模块115输出的4×2信道矩阵H随后被馈送到QR分解模块125中。从重排符号模块120输出的4×1接收符号向量y被馈送到接收符号处理模块130中。QR分解模块125随后对由信道矩阵模块115的输出提供的信道矩阵H执行QR分解，以提供单位Q矩阵和上三角矩阵R供接收符号处理模块130中使用。接收符号处理模块130将所构建的接收符号向量y(接收自重排符号模块120)乘以由QR分解模块125提供的Q矩阵的厄尔米特(Hermitian)，以提供经处理的接收符号向量z供其它模块中使用。第一距离计算模块135经由控制器模块105检查接收数据的模式110，并且如果模式是SFBC，则其还检查是否需要共轭计算并且设置标志160。第一距离计算模块135随后通过依据标志160的值执行共轭计算或非共轭计算来针对所有可能的星座符号计算欧几里得距离。此后，估计符号模块140经由标志160检查是否需要共轭计算或非共轭计算，并且随后在给定来自星座集合的一符号的情况下，估计从相邻流发送来的符号。控制随后移动到映射符号模块145，所述映射符号模块145将所估计的符号映射到星座集合中的最邻近的符号。映射符号模块145无需检查标志160，而是可以根据需要与控制器模块105通信。第二距离计算模块150经由标志160判断是否需要共轭计算或非共轭计算，并且随后利用来自映射符号模块145的映射符号以及来自星座集合的所有可能的符号来计算距离。第二距离计算模块150随后对第一距离计算模块135的输出和第二距离计算的结果求和，以向软比特计算模块155输出总距离计算。软比特计算模块155针对每个比特位置，确定比特为1和0的地方的最小距离，并且将这两个相减以计算出软比特。最后，在两个输出流x1和x2上的经解调软比特的输出被提供。
图2示出了由图1的QR-MLD解调器100中的各个模块执行的方法200。
在步骤205处，接收数据的发送接收模式被确定为SISO、SIMO、MIMO或SFBC中的一种。有利地，确定发送接收模式使得本发明的方法针对所有发送接收模式具有相同的步骤。有利地，这将导致不太复杂的QR-MLD解调器。在步骤210处，符号经由多个流(例如图1中的y1和Y2)同时被接收，并且同时接收的符号用接收符号向量y表示。在步骤215，信道矩阵H被生成。在步骤210和215处，适当的矩阵被构建以用于步骤220中的QR分解，然而信道矩阵构建和接收向量构建将依发送接收模式而变化。一般地，步骤210和215的输出将是4×2信道矩阵H和4×1接收符号向量y。控制器模块105(例如图1所示的那个)可以提供适当的信道估计和接收符号。下面的表1指示出了模式以及针对每个可能模式的相应信道矩阵构建H和接收向量构建y。函数hm，n(f)表示第f频率音的发送天线n与接收天线m之间的信道。
表1：针对每个模式的信道矩阵构建
Figure BPA00001371435600061
Figure BPA00001371435600071
Figure BPA00001371435600081
在步骤220处，利用信道矩阵H和接收符号向量y，对信道矩阵H执行QR分解来计算Q矩阵和R矩阵以使得H＝QR，其中，Q矩阵是单位矩阵并且R矩阵是上三角矩阵。假设所构建的信道矩阵H为4×2，则Q为4×2并且R为2×2。
控制随后移到步骤225，在步骤225中，通过将接收符号向量y乘以Q矩阵的厄尔米特QH以使得z＝QHy，来对接收符号向量y进行处理，其中，z是经处理的接收符号向量。在步骤230处，在步骤205处确定的发送接收模式被检查(例如经由图1的控制器模块105)，并且如果模式是SFBC，则控制移动到步骤235，在步骤235中，对是否需要共轭计算进行判断。如果在步骤230处模式不等于SFBC，则该模式必定为SISO、SIMO或MIMO中的一者，并且控制移动到下面将进一步描述的步骤270。步骤235判断是否需要共轭计算，并且具有真值或假值的共轭标志160经由控制器模块105被记录。共轭标志160是利用下面的规则来设置的：
如果在步骤205中模式＝SFBC并且f是奇数，则共轭标志160等于真，否则共轭标志160等于假。在上面的规则中，f＝(0，fmax)是范围为从0至fmax-1的频率音索引。如果在步骤235处，经由上面的规则判定所需要的计算是共轭计算，则控制移动到步骤240。替代地，如果判定非共轭计算将被需要，则控制移动到步骤270，并且从该点起向前的计算对于SISO、SIMO或MIMO中的任一种来说都是相同的。
在步骤240处，通过利用来自步骤225的经处理的接收符号向量z以及步骤220处的QR分解的R矩阵并且执行共轭第一距离矩阵计算，来确定第一距离矩阵d1，j。共轭第一距离矩阵计算是根据表达式d1，j＝|z2-r2，2cj *|2来计算的，其中，cj是取自星座集合的符号。该星座集合可以是通常在无线通信中使用的任何星座集合，包括BPSK、QPSK、8-PSK、16QAM或64QAM。
在步骤245处，估计符号
Figure BPA00001371435600091
是通过根据表达式
Figure BPA00001371435600092
执行共轭估计符号计算而被计算出的。
在步骤250处，估计符号被映射到星座中作为
Figure BPA00001371435600093
步骤250的映射可以依本领域已知的实现方法而变化。将理解，任何映射方法可用于本发明。例如，简单方法可以是确定星座中的每个符号所在的范围并且使用这些范围来映射符号。以QPSK为例，一个符号被包含在星座图的每个象限中。因此，的实部和虚部可被评估以确定哪个星座符号与所估计出的那个符号最密切匹配。如果例如所估计的符号具有大于0的实部和虚部，则被映射符号将是第一象限(1+1j)中的一个。对于16-QAM和64QAM星座集合，“切片”(slicing)点可以被精细化。
本领域已知的替代映射方法包括检测星座图中每个符号所在的象限，并且迭代地位移该象限的原点以位于先前检测到的象限的中间。然后，基于最终象限位置，符号可以被映射。该符号映射方法更易适宜于QAM星座(其中，相位和幅度是变化的)。
在步骤255处，通过经由表达式
Figure BPA00001371435600102
执行共轭第二距离度量计算来计算出第二距离度量d2，j。
在步骤260处，通过对在步骤240和255中计算出的第一距离度量d1，j和第二距离度量d2，j的结果求和来计算出总距离度量dtotal，j，并且其是由表达式dtotal，j＝d1，j+d2，j给出的。
控制随后移动到步骤265，在步骤265中，软比特通过如下操作被确定：
·根据表达式
Figure BPA00001371435600103
来计算离星座中的在第i比特位置为1的符号(表示为
Figure BPA00001371435600104
)的最小距离；
·根据表达式
Figure BPA00001371435600105
来计算离星座中的在第i比特位置为0的符号(表示为)的最小距离；并且
·根据表达式
Figure BPA00001371435600107
来计算两个最小距离。
如果在步骤230处模式不等于SFBC并且是SISO、SIMO或MIMO中的任一者，则控制移动到步骤270而非步骤240，因为非共轭计算可被执行。此外，在步骤235处，即使在步骤230处判定模式为SFBC，如果SFBC模式不需要共轭计算，则控制也移动到步骤270。在步骤270处，通过利用经处理的接收符号向量z以及步骤220处的QR分解的R矩阵并且根据表达式d1，j＝|z2-r2，2cj|2执行非共轭第一距离度量计算，来计算出第一距离度量d1，j，其中，cj是取自星座集合的符号。该星座集合可以包括通常在无线通信中使用的任何星座集合，包括BPSK、QPSK、8-PSK、16QAM或64QAM。
在步骤275处，估计符号是通过根据表达式执行非共轭估计符号计算而被计算出的。
在步骤280处，估计符号被映射到星座中作为
Figure BPA00001371435600113
在步骤285处，通过根据表达式
Figure BPA00001371435600114
执行非共轭第二距离度量计算来计算出第二距离度量d2，j。
在步骤290处，通过对在步骤270和285中计算出的第一和第二距离度量求和来计算出总距离度量dtotal，j。
最后，在步骤295处，以与上面的步骤265相同的方式来确定软比特。
有利地，本发明的方法可以检测并解调利用SISO、SIMO、SFBC和MIMO模式发送来的符号，其不仅在每个模式中使用相同的功能模块(如图1所示)，而且该方法步骤还不用在SISO/SIMO模式与SFBC/MIMO模式之间进行区分。有利地，除了判断是否需要计算共轭运算之外，所有模式可以利用相同方法来处理，由此降低了硬件实现复杂度。在进一步的优点中，这种降低的硬件实现复杂度可以实现芯片尺寸的减小。
尽管本发明的示例性实施例是出于说明的目的而被公开的，然而本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下的各种修改、添加和替换是可以的。因此，本发明不限于上述实施例，而是由下面的权利要求来限定。
工业应用性
本发明可以用于解调通过无线通信系统发送的数据，以辅助经由多个不同通信模式发送的数据的解调。

Claims (11)

1.一种用于QR-MLD解调的方法，包括以下步骤：
(a)将发送接收模式确定为SISO、SIMO、MIMO或SFBC中的一种；
(b)经由多个流同时接收符号，同时接收的符号由接收符号向量y来表示；
(c)生成信道矩阵H；
(d)对所述信道矩阵H执行QR分解来计算Q矩阵和R矩阵以使得H＝QR，所述Q矩阵是单位矩阵并且所述R矩阵是上三角矩阵；
(e)通过将所述接收符号向量y乘以所述Q矩阵的厄尔米特QH以使得z＝QHy，来处理所述接收符号向量y，其中，z是经处理的接收符号向量；
(f)针对在步骤(a)处确定的SFBC模式，判断是否需要共轭计算，并且将共轭标志设置为具有真值或假值；
(g)通过利用所述经处理的接收符号向量z和所述QR分解的所述R矩阵、在所述共轭标志为真时执行共轭第一距离度量计算、在所述共轭标志为假时执行非共轭第一距离度量计算，来计算出第一距离度量d1，j；
(h)通过在所述共轭标志为真时执行共轭估计符号计算、在所述共轭标志为假时执行非共轭估计符号计算，来计算出估计符号
Figure FPA00001371435500011
(i)将所述估计符号映射到星座中作为
Figure FPA00001371435500012
(j)通过在所述共轭标志为真时执行共轭第二距离度量计算、在所述共轭标志为假时执行非共轭第二距离度量计算，来计算出第二距离度量d2，j；
(k)通过对步骤(g)和(j)中的所述第一距离度量和所述第二距离度量求和来计算总距离度量dtotal，j；以及
(1)计算软比特。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(f)处，所述SFBC模式包括范围是从0至fmax的频率音索引f＝(0，fmax)，并且所述共轭标志是通过表达式f＝(0，fmax)来确定的，以使得所述共轭标志在f为奇数时被设置为真，否则被设置为假。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(g)中，所述共轭第一距离度量计算是根据表达式d1，j＝|z2-r2，2cj *|2来计算的，其中，cj是取自星座集合的符号。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(g)中，所述非共轭第一距离度量计算是根据表达式d1，j＝|z2-r2，2cj|2来计算的，其中，cj是取自星座集合的符号。
5.如权利要求3或4所述的方法，其中，所述星座集合包括通常在无线通信中使用的任何星座集合，包括BPSK、QPSK、8-PSK、16QAM、64QAM。
6.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(h)处，所述共轭估计符号计算是根据表达式
Figure FPA00001371435500021
来计算的。
7.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(h)处，所述非共轭估计符号计算是根据表达式
Figure FPA00001371435500022
来计算的。
8.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(j)处，所述共轭第二距离度量计算是根据表达式来计算的。
9.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(j)处，所述非共轭第二距离度量计算是根据表达式
Figure FPA00001371435500024
来计算的。
10.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(k)处，所述总距离度量dtotalj是通过表达式dtotal，j＝d1，j+d2，j来计算的。
11.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)处，所述软比特是如下这样计算的：
(m)根据表达式
Figure FPA00001371435500031
来计算离星座中的在第i比特位置为1的符号(表示为
Figure FPA00001371435500032
)的最小距离；
(n)根据表达式
Figure FPA00001371435500033
来计算离星座中的在第i比特位置为0的符号(表示为
Figure FPA00001371435500034
)的最小距离；并且
(o)根据表达式
Figure FPA00001371435500035
来计算两个最小距离。
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