CN103384180B - 用于多输入多输出系统的空时译码方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于多输入多输出系统的空时译码方法和装置，以及多输入多输出系统，其中所述多输入多输出系统包括N根发射天线，针对每根发射天线需要获取的候选星座点数目由向量M＝[m₁ m₂…m_N]确定，所述方法包括：依次获取每根发射天线的候选星座点，且对获取的候选星座点进行溢出保护处理，最后根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点进行空时译码处理。本发明实施例还提供了相应的装置，以及包括上述装置的系统。本发明的技术方案能够有效解决空时译码过程中存在的星座点溢出问题，同时也能够有效的避免错误传递的发生。

Description

用于多输入多输出系统的空时译码方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及电磁波技术领域，尤其涉及一种用于多输入多输出系统的空时译码方法和装置。

背景技术

在各种应用电磁波技术的领域，尤其是在无线通信中，多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put，以下简称：MIMO)技术已被广泛使用。

在MIMO技术中，系统的传输速率会随着天线数目的增加而线性增长，同时，天线数目的增加也会增加接收机算法的复杂度，以具有最优检测性能的最大似然(Maximum-Likelihood，以下简称：ML)算法为例，其复杂度随着发射天线数目的增加成指数增长。在MIMO技术的检测算法中，大多可以分为两类，其一是迫零(Zero Forcing，以下简称：ZL)算法、MMSE及其变种算法为主的线性检测算法；其二是以V-BLAST、ML及其变种算法为主的非线性检测算法，其中ML算法具有在信噪比相对较低的场景下仍然保持优异性能的特点，可以更好的应用到无线通信技术中。

选择性快速列举(Selective Spanning with Fast Enumeration，以下简称：SSFE)算法是通过选择性的快速列举，获得每一级的候选星座点，能够降低复杂度，SSFE算法是一种近似ML算法，其数学模型可以表示为：

$\hat{s}=\arg \underset{s\∈{\mathrm{\Ω}}^N}{\min }{\left|\right|y-H\·s\left|\right|}^2$

其中N为发射天线数、H为信道矩阵、s为发射信号，Ω^N为发射信号所有可能的星座点组合组成的集合，对信道矩阵H进行QR分解，然后等式两边同时乘以Q^H得：

$\hat{s}=\arg \underset{s\∈{\mathrm{\Ω}}^{N_t}}{\min }{\left|\right|\hat{y}-R\·s\left|\right|}^2$

上式中，H＝Q·R， $\hat{y}=Q^H\·y.$

通过递推式定义PED(Partial Euclidean Distance)T_i为：

令T_N+1=0，T_i(sⁱ)=T_i+1(sⁱ⁺¹)+||e(s_i)||²。其中||e(s_i)||²被称作PED增量，定义为：

${\left|\right|e\left(s_i\right)\left|\right|}^2={\left|\right|{\hat{y}}_i-\underset{j=i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{ij}}\·s_j\left|\right|}^2$

设定一个向量M＝[m₁ m₂…m_N]；在第i级里，通过选择性快速列举算法，依据上一级得到的候选星座点，选出令||e(s_i)||²最小的前m_i个星座点，如附图1所示，为发射天线数目为3根，向量M=[2 2 4]时得到的候选星座点序列图，共16条候选星座点序列。最后选择T_i(sⁱ)最小的候选星座点序列作为输出。

依据向量M＝[m₁ m₂…m_N]，不同配置参数保留的星座点个数不同，下面给出前8个最近的星座点的选择性快速列举方法，余下的可以采用类似的方法得到。

对于第一个星座点，通过硬判决得到与待测符号最近的星座点，取其值为p₁=Q(ξ_i)，同时取d=ξ_i-Q(ξ_i)，

对于第二个星座点，其值为

对于第三个星座点，其值为

对于第四个星座点，其值为

对于第五个星座点，其值为

对于第六个星座点，其值为

对于第七个星座点，其值为

对于第八个星座点，其值为

上述的SSFE技术，由于设定向量M=[m₁ m₂…m_N]，使得每一级发射天线所保留的星座点数量是固定的，比较适合并行计算，另外每一个发射天线的星座点的选取过程中不包含软判决选择过程，使得每一条路径的处理时延是一致的，而仅仅通过硬判决、取非、乘2等简单操作，也降低了计算复杂度低。

图2给出了的SSFE技术在64-QAM调制方式下，当发射天线的星座点位于星座图内部时的快速列举示意图，图3给出了发射天线的星座点处在星座图边缘时的快速列举示意图，通过图3可以看出，当待检测信号的星座点位于星座图边缘时，通过现有SSFE算法得到的计算结果已经超出了星座图的范围，且对于SSFE算法而言，其中下一级星座点的确定都是要依赖于上一级星座点得到的星座点，在上述计算超出星座图范围时，会产生错误传递。

发明内容

本发明提供一种用于多输入多输出系统的空时译码方法和装置，以及多输入多输出系统，以有效解决空时译码过程中存在的星座点溢出问题。

本发明的第一个方面是提供一种用于多输入多输出系统的空时译码方法，所述多输入多输出系统包括N根发射天线，针对每根发射天线需要获取的候选星座点数目由向量M＝[m₁ m₂…m_N]确定，所述方法包括：

依次获取每根发射天线的候选星座点，且对获取的候选星座点进行溢出保护处理，即在获取第i根发射天线的前m_i个候选星座点时，其中1≤i≤N，按照如下的步骤获取候选星座点：

通过硬判决获取与预处理后的第i根天线信号ξ_i最接近的星座点p₁，以及所述预处理后的第i根天线信号ξ_i和星座点p₁的差值d；

根据所述最接近的星座点p₁和所述差值d获取另外m_i-1个候选星座点的理论实部和理论虚部，并构建所述另外m_i-1个候选星座点的实际实部和实际虚部，在任一候选星座点的理论实部的绝对值大于星座图的边界值时，取所述星座图的边界值作为所述星座点的实际实部，否则，取所述候选星座点的理论实部作为星座点的实际实部，以及在任一候选星座点的理论虚部的绝对值大于候选星座图的边界值时，取星座图的边界值作为所述候选星座点的实际虚部，否则，取所述候选星座点的理论虚部作为星座点的实际虚部，且构建的所述另外m_i-1个候选星座点的实际实部的符号和理论实部的符号相同，构建的所述另外m_i-1个候选星座点的实际虚部的符号和理论实部的符号相同；

根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点进行空时译码处理。

本发明的另一个方面是提供一种用于多输入多输出系统的空时译码装置，其特征在于，其中所述多输入多输出系统包括N根发射天线，针对每根发射天线需要获取的候选星座点数目由M＝[m₁ m₂…m_N]确定，所述装置包括：

候选星座点获取模块，用于依次获取每根发射天线的候选星座点，且对获取的候选星座点进行溢出保护处理，即针对获取第i根发射天线的前m_i个候选星座点时，其中1≤i≤N，按照如下的方式获取候选星座点：通过硬判决获取与预处理后的接收信号ξ_i最接近的星座点p₁，以及所述与处理后的接收信号ξ_i和星座点p₁的差值d；根据所述最接近的星座点p₁和所述差值d获取另外m_i-1个星座点的理论实部和理论虚部；构建所述另外m_i-1个星座点的实际实部和实际虚部，在任一星座点的理论实部的绝对值大于星座图的边界值时，取所述星座图的边界值作为所述星座点的实际实部，否则，取所述星座点的理论实部作为星座点的实际实部，以及在任一星座点的理论虚部的绝对值大于星座图的边界值时，取星座图的边界值作为所述星座点的实际虚部，否则，取所述星座点的理论虚部作为星座点的实际虚部，且构建的所述另外m_i-1个星座点的实际实部的符号和理论实部的符号相同，构建的所述另外m_i-1个星座点的实际虚部的符号和理论实部的符号相同；

译码处理模块，用于在获取到N根发射天线的全部候选星座点后进行空时译码处理。

本发明的再一个方面是提供一种多输入多输出系统，包括数据发送端和数据接收端，所述数据接收端包括上述的用于多输入多输出系统的空时译码装置。

本发明实施例提供的用于多输入多输出系统的空时译码方法和装置，以及多输入多输出系统，在获取候选星座点时，首先根据最近的候选星座点p₁，以及天线信号ξ_i和候选星座点p₁的差值d获取其他的候选星座点的理论实部和理论虚部，并进一步判断上述获取的候选星座点的理论实部和理论虚部是否超出了星座图的边界值，若超出则使用星座图的边界值作为相应的实际实部和实际虚部，通过上述的技术方案获取的候选星座点都能能够被限定到星座图中，能够有效解决空时译码过程中存在的星座点溢出问题，同时也能够有效的避免错误传递的发生。

附图说明

图1为现有技术中候选星座点序列的示意图；

图2为现有技术中列举候选星座点列举的示意图一；

图3为现有技术中列举候选星座点列举的示意图二；

图4为本发明实施例中用于MIMO系统的空时译码方法的流程示意图；

图5为本发明具体实施例的流程示意图；

图6为本发明具体实施例中列举候选星座点列举的示意图；

图7为本发明具体实施例的技术效果对比图；

图8为本发明实施例中用于MIMO系统的空时译码装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种用于MIMO系统的空时译码方法，图4为本发明实施例中用于MIMO系统的空时译码方法的流程示意图，该MIMO系统中包括N根发射天线，针对每根发射天线需要获取的候选星座点数目由向量M=[m₁ m₂…m_N]确定，具体的，包括如下的步骤：

步骤101、依次获取每根发射天线的候选星座点，且对获取的候选星座点进行溢出保护处理，具体的在获取第i根发射天线的前m_i个候选星座点时，其中1≤i≤N，按照如下的方式获取：

首先，通过硬判决获取与预处理后的第i根天线信号ξ_i最接近的星座点p₁，以及所述与处理后的接收信号ξ_i和星座点p₁的差值d，即d=ξ_i-Q(ξ_i)，其中Q(ξ_i)表示对ξ_i进行硬判决；

其次，根据所述最接近的星座点p₁和所述差值d获取另外m_i-1个星座点的理论实部和理论虚部，并构建所述另外m_i-1个星座点的实际实部和实际虚部，在任一星座点的理论实部的绝对值大于星座图的边界值时，取所述星座图的边界值作为所述星座点的实际实部，否则，取所述星座点的理论实部作为星座点的实际实部，以及在任一星座点的理论虚部的绝对值大于星座图的边界值时，取星座图的边界值作为所述星座点的实际虚部，否则，取所述星座点的理论虚部作为星座点的实际虚部，且构建的所述另外m_i-1个星座点的实际实部的符号和理论实部的符号相同，构建的所述另外m_i-1个星座点的实际虚部的符号和理论实部的符号相同；

具体的，该步骤可以按照现有技术的算法，获取对应的候选星座点的理论实部和理论虚部，例如通过SSFE算法获取候选星座点，其中对于前八个候选星座点可以按照如下的公式获取：

其中为p₁的实部，为p₁的虚部；

该实施例中仅以获取SSFE算法的前八个候选星座点为例进行说明，本领域内技术人员可以理解，也可以根据现有的其他算法获取更多或更少的候选星座点，区别是在本发明提供的技术方案中，仅将通过上述各种算法获取的候选星座点作为一种理论值，在此基础上还需要进行边界溢出保护处理，即判断上述方式获得的候选星座点的理论实部和理论虚部是否超出星座图的边界值，在超出时取星座图的边界值作为相应的实际虚部或实际实部，使得最终获取到的候选星座点都位于星座图内部。

步骤102、根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点进行空时译码处理。

本发明上述实施例提供的MIMO系统中的空时译码方法，其中在获取候选星座点时，首先根据最近的候选星座点p₁，以及天线信号ξ_i和候选星座点p₁的差值d获取其他的候选星座点的理论实部和理论虚部，并进一步判断上述获取的候选星座点的理论实部和理论虚部是否超出了星座图的边界值，若超出则使用星座图的边界值作为相应的实际实部和实际虚部，通过上述的技术方案获取的候选星座点都能能够被限定到星座图中，能够有效解决空时译码过程中存在的星座点溢出问题，同时也能够有效的避免错误传递的发生。

具体的，在MIMO系统的接收端，其接收信号y可以表示为：

y=H·s+n

其中H为信道矩阵、s为发射信号、n为高斯白噪声。利用最大似然估计(MaximumLikelihood，以下简称：ML)检测定义式：

$\hat{s}=\arg \underset{s\∈{\mathrm{\Ω}}^N}{\min }{\left|\right|y-H\·s\left|\right|}^2$

其中，N为发射天线数Ω^N为各根发射信号所有可能的候选星座点组成的集合，对信道矩阵H进行QR分解，然后在上式两边同时乘以Q^H得：

$\hat{s}=\arg \underset{s\∈{\mathrm{\Ω}}^{N_t}}{\min }{\left|\right|\hat{y}-R\·s\left|\right|}^2$

其中H=Q·R， $\hat{y}=Q^H\·y.$

定义欧几里得距离增量：

${\left|\right|e\left(s_i\right)\left|\right|}^2={\left|\right|{\hat{y}}_i-\underset{j=i}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{ij}}\·s_j\left|\right|}^2;$

并且设定向量M=[m₁ m₂…m_N]，m_i表示第i根天线的候选星座点数目，根据前面一级天线的候选星座点可以得到令欧几里得距离增量最小的前m_i个星座点。

本发明实施例提供的技术方案，是对接收信号y进行处理，具体的可以包括如下的步骤：

首先，对信道矩阵进行三角分解，即H＝Q·R；

其次，对接收信号y进行预处理，得到 $\hat{y}=Q^H\·y;$

再次，获取预处理后第i根发射天线的信号： ${\mathrm{\ξ}}_i=\frac{{\hat{y}}_i-\underset{j=i+1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{ij}}\·s_j}{R_{\mathrm{ii}}};$

然后，对ξ_i进行硬判决，获得与ξ_i最近的候选星座点Q(ξ_i)，并计算两者的差值：d=ξ_i-Q(ξ_i)，其中Q(ξ_i)表示对ξ_i进行硬判决；

进一步的，判断上述差值d的实部的绝对值是否大于虚部的绝对值，并将结果储存于φ中，若d实部的绝对值大于虚部的绝对值，φ为+1，否则为0，即：

在上述步骤的基础上，以M-QAM调制下设星座图的边界值，即星座点的实部和虚部的绝对值的最大值为η为例，需要获取的候选星座点数目向量M＝[m₁ m₂…m_N]，获取每根发射天线最可能的m_i个候选星座点，具体的对于前八个最近的候选星座点可以按照如下的方法获取：

(1)最近的候选星座点p₁=Q(ξ_i)；

(2)在构建第2个候选星座点时，首先获取第2候选星座点的理论实部A和理论虚部B，即 其中sgn(·)表示取(·)的符号，进一步的计算参数：

$a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|A\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|B\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$

从而得到p₂=sgn(A)·(η+(|A|-η)·a)+j·sgn(B)·(η+(|B|-η)·b)，该表达式中，在理论实部A的绝对值大于星座图的边界值η时，a的值取0，此时p₂的实部为A的符号和边界值η的乘积，而当理论实部A的绝对值小于或等于星座图的边界值η时，a的值取1，此时p₂的实部即为A，使得将p₂的实际实部限制在了星座图的边界范围内，同时对于p₂的实际虚部的计算也进行了边界限制。

(3)在构建第3个候选星座点时，首先获取第3候选星座点的理论实部A和理论虚部B，即 其中sgn(·)表示取(·)的符号，进一步的计算参数：

$a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|A\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|B\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$

从而得到p₃=sgn(A)·(η+(|A|-η)·a)+j·sgn(B)·(η+(|B|-η)·b)，该表达式中，由于进行边界溢出保护处理，使得最后得到的p₃的被限制在星座图的边界区域内。

(4)在构建第4个候选星座点时，首先获取第4候选星座点的理论实部A和理论虚部B，即 其中sgn(·)表示取(·)的符号，进一步的计算参数：

$a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|A\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|B\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$

从而得到p₄=sgn(A)·(η+(|A|-η)·a)+j·sgn(B)·(η+(|B|-η)·b)，该表达式中，由于进行边界溢出保护处理，使得最后得到的p₄的被限制在星座图的边界区域内。

(5)在构建第5个候选星座点时，首先获取第5候选星座点的理论实部A和理论虚部B，即 其中sgn(·)表示取(·)的符号，进一步的计算参数：

$a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|A\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|B\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$

从而得到p₅=sgn(A)·(η+(|A|-η)·a)+j·sgn(B)·(η+(|B|-η)·b)，该表达式中，由于进行边界溢出保护处理，使得最后得到的p₅的被限制在星座图的边界区域内。

(6)在构建第6个候选星座点时，首先获取第6候选星座点的理论实部A和理论虚部B，即 其中sgn(·)表示取(·)的符号，进一步的计算参数：

$a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|A\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|B\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$

从而得到p₆=sgn(A)·(η+(|A|-η)·a)+j·sgn(B)·(η+(|B|-η)·b)，该表达式中，由于进行边界溢出保护处理，使得最后得到的p₆的被限制在星座图的边界区域内。

(7)在构建第7个候选星座点时，首先获取第7候选星座点的理论实部A和理论虚部B，即 其中sgn(·)表示取(·)的符号，进一步的计算参数：

$a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|A\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|B\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$

从而得到p₇=sgn(A)·(η+(|A|-η)·a)+j·sgn(B)·(η+(|B|-η)·b)，该表达式中，由于进行边界溢出保护处理，使得最后得到的p₇的被限制在星座图的边界区域内。

(8)在构建第8个候选星座点时，首先获取第8候选星座点的理论实部A和理论虚部B，即 其中sgn(·)表示取(·)的符号，进一步的计算参数：

$a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|A\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤\mathrm{\η}\\ 0,& \left|B\right|>\mathrm{\η}\end{array}\right.;$

从而得到p₈=sgn(A)·(η+(|A|-η)·a)+j·sgn(B)·(η+(|B|-η)·b)，该表达式中，由于进行边界溢出保护处理，使得最后得到的p₈的被限制在星座图的边界区域内。

通过上述的方式获得N根发射天线的全部候选星座点后，可以根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点生成候选星座点序列，并获取各候选星座点序列的欧几里得距离增量之和。

最后进行空时译码处理，在进行硬判决时，根据上述步骤获取到的各候选星座点序列的欧几里得距离增量，选择欧几里得距离增量之和最小的候选星座点序列作为空时译码的输出；或者是在进行软判决时，在上述步骤207中获取到各个候选星座点序列的欧几里得距离增量后，将各候选星座点序列及其对应欧几里得距离增量之和输入到对数似然比计算器中，以获取最大后验概率的对数似然比作为空时译码输出。

本发明上述实施例提供的技术方案，由于进行边界保护处理，使得当待检测信号位于星座图的边缘时，也能够将估计的星座点限制在合理的星座图范围内，其通过本实施例获取的全部星座点都位于星座图范围内，更不会造成错误传递，提高了性能。

如下是以一个4发4收的垂直空间分时码(V-BLAST)系统为例，采用64-QAM调制方式，并可以设星座图的边界值，即星座点的实部和虚部的最大值为7，并且各发射天线需要获取的候选星座点数目由向量M=[1 2 4 8]确定，具体的，如图5所示，包括如下的步骤：

步骤201、将时域信道矩阵H进行三角分解：

H=Q·R；

步骤202、对接收信号y进行预处理，左乘Q^H：

$\hat{y}=Q^H\·y;$

步骤203、计算第i根发射天线预处理后的信号ξ_i：

${\mathrm{\ξ}}_i=\frac{{\hat{y}}_i-\underset{j=i+1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{ij}}\·s_j}{R_{\mathrm{ii}}};$

步骤204、对ξ_i进行硬判决，获得与ξ_i最近的星座点Q(ξ_i)，并计算两者差值d：

d=ξ_i-Q(ξ_i)；

步骤205、判断差值d实部的绝对值是否大于虚部的绝对值，并将结果储存于φ中，若d实部的绝对值大于虚部的绝对值，φ为+1，否则为0：

步骤206、计算第i根天线的候选星座点，今最近的候选星座点p₁为硬判决得到的星座点Q(ξ_i)，即p₁=Q(ξ_i)，并计算第i根发射天线其他的m_i-1个候选星座点p_j(j＝2，…，m_i)，其中sgn(·)表示取(·)的符号，其中对于第二星座点，获取 并进一步的判断 $a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤7\\ 0,& \left|A\right|>7\end{array}\right.,$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤7\\ 0,& \left|B\right|>7\end{array}\right.,$ 得到第二星座点为p₂=sgn(A)·(7+(|A|-7)·a)+j·sgn(B)·(7+(|B|-7)·b)；

对于第三星座点，获取 并进一步的判断 $a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤7\\ 0,& \left|A\right|>7\end{array}\right.,$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤7\\ 0,& \left|B\right|>7\end{array}\right.,$ 得到第三星座点为p₃=sgn(A)·(7+(|A|-7)·a)+j·sgn(B)·(7+(|B|-7)·b)；

对于第四星座点，获取 并进一步的判断 $a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤7\\ 0,& \left|A\right|>7\end{array}\right.,$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤7\\ 0,& \left|B\right|>7\end{array}\right.,$ 得到第四星座点为p₄=sgn(A)·(7+(|A|-7)·a)+j·sgn(B)·(7+(|B|-7)·b)；

对于第五星座点，获取 并进一步的判断 $a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤7\\ 0,& \left|A\right|>7\end{array}\right.,$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤7\\ 0,& \left|B\right|>7\end{array}\right.,$ 得到第五星座点为p₅=sgn(A)·(7+(|A|-7)·a)+j·sgn(B)·(7+(|B|-7)·b)；

对于第六星座点，获取 并进一步的判断 $a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤7\\ 0,& \left|A\right|>7\end{array}\right.,$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤7\\ 0,& \left|B\right|>7\end{array}\right.,$ 得到第六星座点为p₆=sgn(A)·(7+(|A|-7)·a)+j·sgn(B)·(7+(|B|-7)·b)；

对于第七星座点，获取 并进一步的判断 $a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤7\\ 0,& \left|A\right|>7\end{array}\right.,$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤7\\ 0,& \left|B\right|>7\end{array}\right.,$ 得到第七星座点为p₇=sgn(A)·(7+(|A|-7)·a)+j·sgn(B)·(7+(|B|-7)·b)；

对于第八星座点，获取 并进一步的判断 $a=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|A\right|\≤7\\ 0,& \left|A\right|>7\end{array}\right.,$ $b=\left\{\begin{array}{cc}+1,& \left|B\right|\≤7\\ 0,& \left|B\right|>7\end{array}\right.,$ 得到第八星座点为p₈=sgn(A)·(7+(|A|-7)·a)+j·sgn(B)·(7+(|B|-7)·b)；

步骤207、计算每一根发射天线的欧几里得距离增量||e(s_i)||²，具体的，该步骤中需要计算当前发射天线的所有候选星座点和上一次计算得到的发射天线的候选星座点之间的欧几里德距离增量，例如在包括4根发射天线，且各发射天线需要获取的候选星座点数目由向量M=[1 2 4 8]确定时，首先确定了第4根天线的8个候选星座点，则在计算得到第3根天线的4个候选星座点后，需要计算该4个候选星座点分别与上述8个候选星座点之间的欧几里德距离增量，共需计算32个，在获得第2根发射天线的2个候选星座点后，则需要进一步获取64个欧几里德距离增量，在获得第1根天线的1个候选星座点后，还需要计算64个欧几里德距离增量，具体的，可以根据如下公式计算欧几里德距离增量：

${\left|\right|e\left(s_i\right)\left|\right|}^2={\left|\right|{\hat{y}}_i-\underset{j=i}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{\mathrm{ij}}\·s_j\left|\right|}^2$

其中为向量中的第i个元素；R_ij代表对信道矩阵做QR分解H=Q·R，得到的上三角矩阵R的第i行第j列的元素。s_j代表第j根发射天线的候选星座点。

步骤208、判断是否所有的发射天线均检测完毕，若是执行步骤209，否则执行步骤203；

步骤209、累加并存储各候选星座点序列的欧几里得距离增量之和，判断是否进行软判决，若是，将候选星座点序列与相应的欧几里得距离增量之和均输出给对数似然比计算器以获取最大后验概率的对数似然比，作为空时译码输出，否则在进行硬判决时，输出欧几里得距离增量之和最小的候选星座点序列做为空时译码输出。其中，上述的候选星座点序列为在各根发射天线中任意选取其中一个候选星座点组成的候选星座点序列，对于本实施例中包括4根发射天线，且各发射天线需要获取的候选星座点数目由向量M＝[1 2 4 8]确定时，最后可得64个候选星座点序列，而每个候选星座点序列中相邻的候选星座点之间的欧几里德距离增量已经由步骤207计算得出，因此，可以计算获得各个候选星座点序列的欧几里德距离增量之和。

如图6所示，给出了利用本发明实施例提供的技术方案获取到的候选星座点，该方案获取的候选星座点都位于星座图范围内，在计算过程中，最近的候选星座点p₁已位于星座图的边界，再通过上述技术方案获取的p₂、p₃和p₄时，其理论实部和理论虚部都会大于星座图的边界值，因此取星座图的边界值作为上述三个候选星座点的实部和虚部，即都与p₁重叠，其他的候选星座点p₅、p₅、p₇和p₈位于星座图的范围内。

另外，图7给出了在在4发4收MIMO-OFDM系统，典型城市6径信道(TU06)。以及最大多普勒频移为5Hz，采用16-QAM调制方式，并设定需要获取的各根发射天线的候选星座点数目向量M=[1 2 4 8]时，本发明的技术方案与MMSE、SSFE的性能对比图，由图7可以看出，在误码率为10^-3附近，本发明技术方案提供的空时译码方法较SSFE性能提升3dB。

本发明实施例还提供了一种用于MIMO系统的空时译码装置，具体的，图8为本发明实施例中用于MIMO系统的空时译码装置的结构示意图，该系统包括N根发射天线，针对每根发射天线需要获取的候选星座点数目由M＝[m₁ m₂…m_N]确定，如图8所示，该装置包括候选星座点获取模块和译码处理模块，其中的候选星座点获取模块11用于依次获取每根发射天线的候选星座点，针对获取第i根发射天线的前m_i个候选星座点时，其中1≤i≤N，按照如下的方式获取候选星座点：通过硬判决获取与预处理后的接收信号ξ_i最接近的星座点p₁，以及所述与处理后的接收信号ξ_i和星座点p₁的差值d；根据所述最接近的星座点p₁和所述差值d获取另外m_i-1个星座点的理论实部和理论虚部；构建所述另外m_i-1个星座点的实际实部和实际虚部，在任一星座点的理论实部的绝对值大于星座图的边界值时，取所述星座图的边界值作为所述星座点的实际实部，否则，取所述星座点的理论实部作为星座点的实际实部，以及在任一星座点的理论虚部的绝对值大于星座图的边界值时，取星座图的边界值作为所述星座点的实际虚部，否则，取所述星座点的理论虚部作为星座点的实际虚部，且构建的所述另外m_i-1个星座点的实际实部的符号和理论实部的符号相同，构建的所述另外m_i-1个星座点的实际虚部的符号和理论实部的符号相同；译码处理模块12用于在获取到N根发射天线的全部候选星座点后进行空时译码处理。

本发明上述实施例提供的MIMO系统中的空时译码方法，其中在获取候选星座点时，首先根据最近的候选星座点p₁，以及天线信号ξ_i和候选星座点p₁的差值d获取其他的候选星座点的理论实部和理论虚部，并进一步判断上述获取的候选星座点的理论实部和理论虚部是否超出了星座图的边界值，若超出则使用星座图的边界值作为相应的实际实部和实际虚部，通过上述的技术方案获取的候选星座点都能能够被限定到星座图中，能够有效解决空时译码过程中存在的星座点溢出问题，同时也能够有效的避免错误传递的发生。

本发明上述实施例中，其中的译码处理模块12可以包括第一译码处理单元121或第二译码处理单元122，其中的第一译码处理单元121用于根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点生成候选星座点序列，并获取各候选路星座点序列的欧几里得距离增量之和，选择欧几里得距离增量之和最小的候选星座点序列作为空时译码输出；第二译码处理单元122用于根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点生成候选星座点序列，并获取各候选星座点序列的欧几里得距离增量之和，将各候选星座点序列及其对应欧几里得距离增量之和输入到对数似然比计算器中，以获取最大后验概率的对数似然比作为空时译码输出。

本发明还提供了一种MIMO系统，在该MIMO系统中，其中在数据接收端包括本发明上述实施例提供的空时译码装置。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种用于多输入多输出系统的空时译码方法，其特征在于，所述多输入多输出系统包括N根发射天线，针对每根发射天线需要获取的候选星座点数目由向量M＝[m₁ m₂ … m_N]确定，所述方法包括：

依次获取每根发射天线的候选星座点，且对获取的候选星座点进行溢出保护处理，即在获取第i根发射天线的前m_i个候选星座点时，其中1≤i≤N，按照如下的步骤获取候选星座点：

通过硬判决获取与预处理后的第i根天线信号ξ_i最接近的星座点p₁，以及所述预处理后的第i根天线信号ξ_i和星座点p₁的差值d；

根据所述最接近的星座点p₁和所述差值d获取另外m_i-1个候选星座点的理论实部和理论虚部，并构建所述另外m_i-1个候选星座点的实际实部和实际虚部，在任一候选星座点的理论实部的绝对值大于星座图的边界值时，取所述星座图的边界值作为所述星座点的实际实部，否则，取所述候选星座点的理论实部作为星座点的实际实部，以及在任一候选星座点的理论虚部的绝对值大于候选星座图的边界值时，取星座图的边界值作为所述候选星座点的实际虚部，否则，取所述候选星座点的理论虚部作为星座点的实际虚部，且构建的所述另外m_i-1个候选星座点的实际实部的符号和理论实部的符号相同，构建的所述另外m_i-1个候选星座点的实际虚部的符号和理论实部的符号相同；

根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点进行空时译码处理；

其中，所述构建另外m_i-1个候选星座点的实际实部和实际虚部包括：

p_x＝sgn(A)·(η+(|A|-η)·a)+i·sgn(B)·(η+(|B|-η)·b)，其中x为正整数，且1＜x≤m_i，A为第x个候选星座点的理论实部，B为第x个候选星座点的理论虚部，sgn(A)表示取理论实部的符号，sgn(B)表示取理论虚部的符号，η为星座图的边界值，在|A|≤η时，a的值为1，在|A|＞η时，a的值为0，在|B|≤η时，b的值为1，在|B|＞η时，b的值为0。

2.根据权利要求1所述的用于多输入多输出系统的空时译码方法，其特征在于，所述根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点进行空时译码处理包括：

根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点生成候选星座点序列，并 获取各候选星座点序列的欧几里得距离增量之和，选择欧几里得距离增量之和最小的候选星座点序列作为空时译码输出；或

根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点生成候选星座点序列，并获取各候选星座点序列的欧几里得距离增量之和，将各候选路径星座点序列及其对应欧几里得距离增量之和输入到对数似然比计算器中，以获取最大后验概率的对数似然比作为空时译码输出。

3.一种用于多输入多输出系统的空时译码装置，其特征在于，其中所述多输入多输出系统包括N根发射天线，针对每根发射天线需要获取的候选星座点数目由M＝[m₁ m₂ … m_N]确定，所述装置包括：

候选星座点获取模块，用于依次获取每根发射天线的候选星座点，且对获取的候选星座点进行溢出保护处理，即针对获取第i根发射天线的前m_i个候选星座点时，其中1≤i≤N，按照如下的方式获取候选星座点：通过硬判决获取与预处理后的接收信号ξ_i最接近的星座点p₁，以及所述预处理后的接收信号ξ_i和星座点p₁的差值d；根据所述最接近的星座点p₁和所述差值d获取另外m_i-1个星座点的理论实部和理论虚部；构建所述另外m_i-1个星座点的实际实部和实际虚部，在任一星座点的理论实部的绝对值大于星座图的边界值时，取所述星座图的边界值作为所述星座点的实际实部，否则，取所述星座点的理论实部作为星座点的实际实部，以及在任一星座点的理论虚部的绝对值大于星座图的边界值时，取星座图的边界值作为所述星座点的实际虚部，否则，取所述星座点的理论虚部作为星座点的实际虚部，且构建的所述另外m_i-1个星座点的实际实部的符号和理论实部的符号相同，构建的所述另外m_i-1个星座点的实际虚部的符号和理论实部的符号相同；

译码处理模块，用于在获取到N根发射天线的全部候选星座点后进行空时译码处理；

其中，所述构建另外m_i-1个候选星座点的实际实部和实际虚部包括：

p_x＝sgn(A)·(η+(|A|-η)·a)+i·sgn(B)·(η+(|B|-η)·b)，其中x为正整数，且1＜x≤m_i，A为第x个候选星座点的理论实部，B为第x个候选星座点的理论虚部，sgn(A)表示取理论实部的符号，sgn(B)表示取理论虚部的符号，η为星座图的边界值，在|A|≤η时，a的值为1，在|A|＞η时，a的值为0，在|B|≤η时， b的值为1，在|B|＞η时，b的值为0。

4.根据权利要求3所述的用于多输入多输出系统的空时译码装置，其特征在于，所述译码处理模块包括：

第一译码处理单元，用于根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点生成候选星座点序列，并获取各候选星座点序列的欧几里得距离增量之和，选择欧几里得距离增量之和最小的候选星座点序列作为空时译码输出；或

第二译码处理单元，用于根据获取到的N根发射天线的全部候选星座点生成候选星座点序列，并获取各候选星座点序列的欧几里得距离增量之和，将各候选星座点序列及其对应欧几里得距离增量之和输入到对数似然比计算器中，以获取最大后验概率的对数似然比作为空时译码输出。

5.一种多输入多输出系统，包括数据发送端和数据接收端，其特征在于，所述数据接收端包括权利要求3或4所述的用于多输入多输出系统的空时译码装置。