CN102474490B - 在正交频分复用系统中应用信道状态信息的接收信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在OFDM系统中应用了信道状态信息的接收信号处理方法，将信道状态信息应用于软判定的信号，因而即使不使用追加的存储器或提高时钟(Clock)速度等，也可以具有比现有译码器应用的方式进一步提高的性能，将已经估算的信道状态信息应用于译码器时，可以根据软判定的接收信号恰当地校正，根据进一步提高的性能乃至信道状态变化能动地应用。

Description

在正交频分复用系统中应用信道状态信息的接收信号处理方法
技术领域
本发明涉及以正交频分复用(OFDM：Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)为基础的信号的接收方法，特别是涉及一种在OFDM系统中应用信道状态信息的接收信号处理方法，估算信道状态信息(CSI：CHANNEL STATE INFORMATION)，对其校正后，通过加权值应用步骤重新计算出信道状态信息，将其应用于接收信号，提高接收器的接收性能。
背景技术
就以OFDM为基础的多载波传输方式而言，按各频率分配的载波所受到的传输信道影响因各载波而异。出于这种理由，在接收侧，利用通过各载波传输的信号，估算各个信道状态，用既定值表现如此估算的信息，将其称为信道状态信息(Channel StatusInformation，CSI)。接收侧通过这一步骤所估算的信道状态信息，其用途多种多样，就无线通信而言，现已介绍了一种方法，将信道状态信息再次逆向传输给发送侧，使发送侧可以考虑逆向传输的信道状态信息，传输经校正的发送信号，在诸如无线广播的无法逆向传输信道状态信息的情况下，把估算的信道状态信息用于修正所接收的信号的错误，以便能够更准确地对接收的信息进行译码。在这种信道状态信息的利用方法中，针对接收侧对接收的信号进行译码时用作追加的校正信息的情形，本发明提出一种方式，与原有方式相比，存储器要求量和硬件构成非常少，而且性能比原有方式有所提高。
图1是现有技术的信道状态信息及软判定的信号的译码器传递装置的构成框图，针对用于对信道状态信息进行更准确译码的方法，使用把估算的信道状态信息值和接收并软判定的信号一同传递给译码器，在译码器内部加以应用的技术。
与此相关的现有技术已在美国专利第US7,492,830、US7,272,294、US5,313,495号中提出。
为更详细地说明这种现有技术，下面以代表性的译码器，即，以众所周知的维特比(Viterbi)译码器为例，对用于在维特比(Viterbi)译码器中，利用信道状态信息提高译码性能的方法进行说明。
为易于理解，下面来了解使用了维特比(Viterbi)译码器的现有大部分接收器的内部结构，维特比(Viterbi)译码器不是位于紧靠实际接收信号的软判定部的后端，而是位于基于各种存储器的功能部的后端。
这种现有技术为在接收系统环境下，利用信道状态信息使译码性能实现最大化，将接收的信号和信道状态信息一同传递至维特比(Viterbi)译码器，需要处理在维特比(Viterbi)译码器与接收信号的软判定部之间存在的诸如解交织器(De-interleaver)等的利用了存储器元件的功能部等，此时存在的缺点是，要求用于存储信道状态信息的追加存储器，另外，用于传输接收的信号和信道状态信息的时钟速度(speed of a clock)必须提高。
而且，就原有的方式而言，是在译码器中应用已经估算的信道状态信息，因此，存在无法根据软判定的接收信号进行恰当校正的问题。
发明内容
为解决上述现有技术的问题，本发明要解决的技术课题在于提供一种在OFDM系统中应用了信道状态信息的接收信号处理方法，将信道状态信息应用于软判定的信号，因而即使不使用追加的存储器或提高时钟(Clock)速度等，也可以比现有译码器应用的方式进一步提高性能。
本发明的目的还在于，将已经估算的信道状态信息应用于译码器时，可以根据软判定的接收信号恰当地校正，根据进一步提高的性能乃至信道状态变化能动地应用。
本发明的技术解决方案在于：
为实现本发明的目的，针对基于OFDM的将信道状态信息应用于软判定接收信号的接收信号处理方法，提供一种在OFDM系统中应用了信道状态信息的接收信号处理步骤，其特征在于包括：第1步骤，为提高上述接收的信道状态信息的可信度，计算出新的信道状态信息值(CSINEW)，在计算出的新信道状态信息值(CSINEW)中应用加权值，最终计算出第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)；第2步骤，把上述应用了加权值的第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)应用于实际接收信号的软判定的值，计算出新的软判定值(SSOFTDECISION+CSI)；第3步骤，限制和调整上述计算出的新的软判定值(SSOFTDECISION+CSI)的输出范围，最终计算出第3软判定值(SSOFTDECISION+CSI_Bounded)。
本发明的技术效果在于：
本发明的在OFDM系统中应用了信道状态信息的接收信号处理方法是将信道状态信息应用于软判定的信号，因而具有即使不使用追加的存储器或提高时钟(Clock)速度等，也可以具有比现有译码器中应用的方式进一步提高性能的效果。
而且，其效果还在于，在将已经估算的信道状态信息应用于译码器时，可以根据软判定的接收信号恰当地校正，根据进一步提高的性能乃至信道状态变化能动地应用。
而且，其效果还在于，由于限定了应用了信道状态信息的软判定信号的最终输出范围，因而不仅能够防止因实际信道状态信息值的应用而可能发生的错误，而且，应用了信道状态信息的软判定值可以不受译码器种类限制加以应用。
附图说明
图1是现有技术的信道状态信息及软判定的信号的译码器传递装置构成框图，
图2是本发明的实施例在OFDM系统中应用了信道状态信息的接收信号处理装置的构成框图，
图3是图2中的信道状态信息校正及加权值应用步骤的详细流程图，
图4是将图2中的赋予了加权值的信道状态信息应用于软判定值，根据该结果限制最终信号范围的步骤的流程图。
具体实施方式
下面参照图2至图4，详细说明本发明的实施例在OFDM系统中应用了信道状态信息的接收信号处理方法。
图2是本发明的实施例基于OFDM的应用了信道状态信息的接收信号处理装置的构成框图。
即，构成包括：信道状态信息估算部110，估算第1信道状态信息值(CSIRECEIVED)；信道状态信息校正部111，计算出上述第1信道状态信息值(CSIRECEIVED)的经校正的第2信道状态信息值(CSINEW)及赋予了加权值的第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)；软判定部102，从通过信号同步及均衡部101译码成I(In-phase)信号和Q(Quadrature)信号的IQ接收信号中计算出第1软判定值；软判定应用部120，将上述信道状态信息校正部111计算出的第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)应用于实际接收信号的软判定的第1软判定值(SSOFTDECISION)，计算出第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)，并限制和调整第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)的输出范围，将最终获得的第3软判定值(SSOFTDECISION+CSI_Bounded)传输给信道译码器(Channel Decoder)。
首先，定义关于本发明应用的估算的信道状态信息的传递方式。
上述信道状态信息值可以是最小0至具有最大正值的任意数N之间的值，此时，最好的信道状态的估算值为0，最坏状态的信道估算值为N。但是，本发明中说明的信道状态信息的应用与上述定义无关，上述定义只用于容易表现及理解。
同时，在实际硬件的构成中，由于只使用二进制数传递信息，所以在实际构成中，只使用正整数和负整数。出于这种理由，在本专利的实施例中，也以正整数和负整数为基础进行说明。
以这一前提为基础，利用接受传递的信道状态信息，以本发明提出的方式，将信道状态信息值应用于接收的信号的实质性软判定值。
从上述信道状态信息估算部110接收的第1信道状态信息值(CSIRECEIVED)在信道状态信息校正部111应用校正及加权值，计算出新的第2信道状态信息值(CSINEW)。
图3是显示了图2所示信道状态信息校正部111中的信道状态信息校正及加权值应用步骤的详细流程图，从信道状态估算部110传递的第1信道状态信息值(CSIRECEIVED)执行信道状态信息校正值应用步骤和信道状态信息加权值应用步骤。
首先，就信道状态信息校正值部分而言，由于接受传递的第1信道状态信息值(CSIRECEIVED)的可信度尚不明确，为了对其进行调节，通过在当前第1信道状态信息值(CSIRECEIVED)基础上加算或减算既定量，重新调整信道状态信息值，这是通过以下数学式1，计算出调整后的新的第2信道状态信息值(CSINEW)。
【数学式1】
CSINEW＝CSIRECEIVED-CSIADJUST
其中，在上述数学式中，CSINEW代表新计算出的第2信道状态信息值，CSIRECEIVED代表从信道状态信息估算部实际传递的第1信道状态信息值，CSIADJUST作为任意值，其恰当的选择可通过实验求得，故此省略关于其优化方法的示例。
然后是信道状态信息的加权值应用步骤，起到使上述新演算的第2信道状态信息值(CSINEW)扩大或缩小到适当大小的作用。如此，可以根据需要，调节信道状态信息值的应用加权值，这是通过以下数学式2计算出应用了加权值的第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)。
【数学式2】
CSIWEIGHTED＝CSINEW×CSIWEIGHT
即，第3信道状态信息值(CSIWDIGHTED)是数学式1计算出的第2信道状态信息值(CSINEW)与作为其相应加权值的信道状态信息值(CSIWEIGHT)的乘积值。其中，加权值信道状态信息值(CSIWEIGHT)作为任意值，其恰当的选择可通过实验求得，故此省略关于其优化方法的示例。
如此计算出的第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)分成两个步骤计算：在软判定应用部120应用于实际接收信号的软判定的第1软判定值(SSOFTDECISION)，计算出第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)；对计算出的第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)的最终输出范围进行限制、调整，调整计算出的第3软判定值(SSOFTDECISION+CSI_Bounded)。
首先，计算出第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)的步骤具体如以下数学式3所示，将上述计算出的第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)应用于原有软判定部计算出的接收信号的第1软判定值(SSOFTDECISION)。
【数学式3】
if SSOFTDECISION≥T，SSOFTDECISION+CSI＝SSOFTDECISION-CSIWEIGHTED
else SSOFTDECISION+CSI＝SSOFTDECISION+CSIWEIGHTED
其中，“T”一般取软判定的值决定为二进制数“0”或“1”的几率相同的值，可以根据需要变更。具体的T值选择是众所周知的，故此省略对此的示例。
然后，对应用了上述第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)的第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)的最终输出范围进行限制和调整的步骤按以下数学式4所示应用。
【数学式4】
if SSOFTDECISION≥T and SSOFTDECISION+CSI≤K，then SSOFTDECISION+CSI_Bounded＝K
else if SSOFTDECISION＜T and SSOFTDECISION+CSI＞K，then SSOFTDECISION+CSI_Bounded＝K-1
其中，“T”作为与数学式3中相同的值，是指软判定值的“0”与“1”的几率相同的值，“K”一般具有与“T”相同的值，但可以根据需要设定为其他值，代表任意整数。关于各值的优化方案可通过实验求得，故此省略对其的说明。
图4是应用了数学式4的流程图，上述第1软判定值(SSOFTDECISION)与“T”比较，第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)与“K”比较，根据比较结果，决定输出限制。
即，如果上述第1软判定值(SSOFTDECISION)等于或大于“T”，第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)小于或等于“K”(SSOFTDECISION≥T andSSOFTDECISION+CSI≤K)，那么，第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)的最终输出(SSOFTDECISION+CSI_Bounded)决定为“K”值。如果上述第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)大于“K”(SSOFTDECISION≥T and SSOFTDECISION+CSI＞K)，那么，软判定最终输出(SSOFTDECISION+CSI_Bounded)决定为第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)。
另一方面，如果上述第1软判定值(SSOFTDECISION)小于“T”，第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)大于“K”(SSOFTDECISION＜T andSSOFTDECISION+CSI＞K)，那么，第2软判定值的最终输出(SSOFTDECISION+CSI_Bounded)决定为“K-1”。而且，如果上述第1软判定值(SSOFTDECISION)小于“T”，上述第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)小于或等于“K”(SSOFTDECISION＜T and SSOFTDECISION+CSI≤K)，那么，软判定最终输出(SSOFTDECISION+CSI_Bounded)决定为第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)。

Claims (4)

1.一种在OFDM系统中应用了信道状态信息的接收信号处理方法，为在OFDM系统中将信道状态信息应用于软判定接收信号的接收信号处理方法，其特征在于，包括： 
第1步骤，为提高接收的第1信道状态信息值(CSIRECEIVED)的可信度，计算出新的第2信道状态信息值(CSINEW)，在计算出的新的第2信道状态信息值(CSINEW)中应用加权值，计算出第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)； 
第2步骤，把上述应用了加权值的第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)应用于实际接收信号的第1软判定值(SSOFTDECISION)，计算出校正的第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)，该第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)是应用第1软判定值(SSOFTDECISION)和上述第1步骤中计算出的应用了加权值的第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)，根据以下数学式计算得出： 
lf SSOFTDSCISION≥T，SSOFTDECISION+CSI＝SSOFTDECISION-CSIWEIGHTEDelse SSOFTDECISION+CSI＝SSOFTDECISION+CSIWEIGHTED
其中，“SSOFTDECISION”是原有软判定部演算的接收信号的第1软判定值，“T”是软判定值决定为二进制数“0”或“1”的几率相同的值，根据需要变更； 
第3步骤，限制和调整上述计算出的第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)的输出范围，获得最终计算出的第3软判定值(SSOFTDECISION+CSI_Bounded)。 
2.根据权利要求1所述的在OFDM系统中应用了信道状态信息的接收信号处理方法，其特征在于： 
在上述第1步骤中，新的第2信道状态信息值(CSINEW)根据以 下数学式计算得出： 
CSINEW＝CSIRECEIVED-CSIADJUST
其中，CSIRECEIVED是从信道状态信息估算部实际接收的第1信道状态信息值，CSIADJUST是任意值。 
3.根据权利要求1所述的在OFDM系统中应用了信道状态信息的接收信号处理方法，其特征在于： 
在上述第1步骤中，上述应用了加权值的第3信道状态信息值(CSIWEIGHTED)根据以下数学式计算得出： 
CSIWEIGHTED＝CSINEW×CSIWEIGHT
其中，CSINEW是从信道状态信息校正部获得的第2信道状态信息值，CSIWEIGHT是任意值。 
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的在OFDM系统中应用了信道状态信息的接收信号处理方法，其特征在于： 
上述第3步骤根据以下数学式限制和调整上述第2软判定值(SSOFTDECISION+CSI)的输出范围并最终获得第3软判定值(SSOFTDECISION+CSI_Bounded)： 
if SSOFTDECISION≥T and SSOFTDECISION+CSI≤K，then SSOFTDECISION+CSI_Bounded＝K
else if SSOFTDECISION＜T and SSOFTDECISION+CSI＞K，then SSOFTDECISION+CSI_Bounded＝K-1 
其中，“SSOFTDECISION”是原有软判定部演算的接收信号的第1软判定值，“T”是软判定值决定为二进制数“0”或“1”的几率相同的值，“K”是与“T”相同的值或其他任意设定的整数。 
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