CN105406939A - 使用迭代检测解码进行接收的设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种使用迭代检测解码进行接收的设备和方法。一种由接收器进行迭代检测解码的方法以及一种用于迭代检测解码的接收器。所述方法包括：使用接收的信号产生信道估计值；存储产生的信道估计值；使用接收的信号和存储的信道估计值来产生对数似然比(LLR)值；使用LLR值来产生作为反馈信息的解码的比特，其中，LLR值是使用产生的反馈信息、存储的信道估计值和接收的信号被迭代地重新产生的。

Description

使用迭代检测解码进行接收的设备和方法

技术领域

本公开总体涉及一种用于在无线通信系统中接收信号的方法和设备，更具体地讲，涉及一种用于在无线通信系统中通过使用迭代检测解码来接收信号的方法和设备。

背景技术

由于当前无线移动市场的快速增长，需要无线环境中的各种多媒体服务。具体地讲，正在进行大容量数据传输和高速数据传输的改进。因此，能够有效地使用有限的频率的方案使用例如利用多天线的多输入多输出(MIMO)系统。

MIMO技术指发送侧和接收侧中的每侧使用多天线的系统，这可以使信道传输能力与天线的数量成比例地增加，且与使用单个天线的系统相比，无需另外分配频率或传输功率。

多天线技术被分为获取与发送/接收天线的数量的积对应的分集以改善传输可靠性的空间分集方案、同时发送多个信号列以改善传输速率的空间复用(SM)方案以及通过组合空间分集和空间复用而产生的方案。

当使用SM方案时，如果相应的发送器发送彼此不同的数据列，则在同时发送的数据之间产生干扰。因此，接收器通过使用考虑到影响信号效果的最大似然(ML)来检测信号，或在去除干扰之后执行检测。作为参考，可通过迫零、最小均方误差(MMSE)等来去除干扰。

然而，由于接收方案不使用关于传输比特的先验信息，因此可改善接收性能。为了改善接收性能，可应用迭代检测解码(IDD)方案。

为了便于理解，下面简要描述IDD方案。

在IDD方案中，将Turbo原理应用于MIMO接收器，迭代检测解码方案的接收器具有检测器和解码器串联的构造。检测器产生对接收的信号的软判决信息并将产生的软判决信息发送到解码器。软判决信息可通过对数似然比(LLR)来产生。

然后，解码器通过使用从检测器提供的软判决信息对接收的信号的每个比特进行解码来产生新的软判决值。其后，由解码器产生的新的软判决值被反馈到检测器，并被用作迭代检测解码的先验信息。该过程被重复预定次数，以提高接收的信号的可靠性。

发明内容

已作出本公开来解决上述问题和缺点，并至少提供下面描述的优点。因此，本公开的一方面提供了一种使用迭代检测解码方案降低接收系统中的功耗的方法和设备。

根据本公开的一方面，提供了一种由接收器进行迭代检测解码的方法。所述方法包括：使用接收的信号产生信道估计值；存储产生的信道估计值；使用接收的信号和存储的信道估计值来产生对数似然比(LLR)值；使用LLR值来产生作为反馈信息的解码的比特，其中，LLR值是使用产生的反馈信息、存储的信道估计值和接收的信号而被迭代地重新产生的。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于迭代检测解码的接收器。所述接收器包括：信道估计器，被构造为使用接收的信号产生信道估计值；第一缓冲器，被构造为存储产生的信道估计值；检测器，被构造为使用接收的信号和存储的信道估计值来产生LLR值；解码器，被构造为使用LLR值产生包括解码的比特的反馈信息，其中，LLR值是使用产生的反馈信息、存储的信道估计值和接收的信号而被迭代地重新产生的。

根据本公开的另一方面，提供了一种由接收器进行迭代检测解码的方法。所述方法包括：使用接收的信号产生信道估计值；使用接收的信号和信道估计值来产生不受反馈信息影响的第一LLR值；存储产生的第一LLR值；使用接收的信号、信道估计值和反馈信息来产生受反馈信息影响的第二LLR值；通过将第二LLR值与存储的第一LLR值相加来产生总LLR值；使用总LLR值来产生包括解码的比特信息的反馈信息，其中，第二LLR值是使用接收的信号、产生的反馈信息和信道估计值而被迭代地重新产生的。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于迭代检测解码的接收器。所述接收器包括：信道估计器，被构造为使用接收的信号产生信道估计值；第一检测器，被构造为使用接收的信号和信道估计值来产生不受反馈信息影响的第一LLR值；第一缓冲器，被构造为存储产生的第一LLR值；第二检测器，被构造为使用接收的信号、信道估计值和反馈信息来产生受反馈信息影响的第二LLR值，并将第二LLR值与存储的第一LLR值相加以产生总LLR值；解码器，被构造为使用总LLR值来产生包括解码的比特信息的反馈信息，其中，第二LLR值是使用接收的信号、产生的反馈信息和信道估计值而被迭代地重新产生的。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本公开的上述和其他的方面、特征和优点将更清楚，在附图中：

图1是使用普通迭代检测解码方案的接收器的框图；

图2是根据本公开的实施例的接收器的框图；

图3是根据本公开的实施例的接收器的框图；

图4是根据本公开的在图2中示出的实施例的接收方法的流程图；

图5是根据本公开的在图3中示出的实施例的接收方法的流程图。

具体实施方式

在本公开的下面的描述中，当对包含于此的已知构造或功能的详细描述可能使本公开的主题不清楚时，省略这样的详细描述。下文中，参照附图来描述本公开的实施例。

虽然为了便于描述而分开了如下所述的本公开的实施例，但是可将两个或更多个实施例进行组合，只要它们不彼此矛盾即可。

当包括序数词(诸如“第一”和“第二”等)的术语可被用于描述各种组件时，这样的组件不受上述术语限制。所述术语仅用于将一个元件与另一元件进行区分的目的。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一结构性元件可以被命名为第二结构性元件。相似地，第二结构性元件也可以被命名为第一结构性元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关项的任意和所有组合。

这里使用的术语仅用于描述本公开的实施例，且不意在限制本公开。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意在包括复数形式。在描述中，应理解的是，术语“包括”或“具有”指示存在特征、数量、步骤、操作、结构性元件、部件或它们的组合，且不排除存在或者添加一个或更多个其他的特征、数量、步骤、操作、结构性元件、部件或它们的组合的可能性。

下文中，参照附图来描述各种实施例。应理解的是，虽然相同的元件在不同的附图中示出，但是通过相同的附图标记来指示相同的元件。此外，在本公开的下面的描述中，当对包含于此的已知功能和构造的详细描述可能使本公开的主题变得模糊时，省略这样的详细描述。下文中，应注意的是，仅提供有助于理解与本公开的各种实施例相关联地提供的的操作的描述，且省略其他的描述以免使本公开的主题变得模糊。

由本公开的实施例提供的设备和方法可应用于各种通信系统，诸如长期演进(LTE)移动通信系统、LTE-Advanced(LTE-A)移动通信系统、高速下行链路分组接入(HSDPA)移动通信系统、高速上行链路分组接入(HSUPA)移动通信系统、第3代合作伙伴计划2(3GPP2)的高速率分组数据(HRPD)移动通信系统、3GPP2的宽带码分多址(WCDMA)移动通信系统、3GPP2的码分多址(CDMA)移动通信系统、电气电子工程师协会(IEEE)802.16m通信系统、演进分组系统(EPS)和移动互联网协议(MobileIP)系统等。

图1是使用迭代检测解码方法的接收器100的框图。

在图1中，接收器100包括接收滤波器101、接收信号缓冲器103、信道估计器105、检测器107和解码器110。

接收滤波器101对经由一个或更多个天线接收的信号进行滤波，接收信号缓冲器103存储经滤波的接收的信号。

通常，发送器将导频信号或参考信号插入到发送的信号中，以允许接收器100执行信道估计。接收器100通过使用导频信号或参考信号来执行信道估计。信道估计器105检测包括在接收的信号中的导频信号或参考信号以执行信道估计，并输出信道估计值。

检测器107通过使用存储在接收信号缓冲器103中的接收的信号和从信道估计器输出的信道估计值来产生LLR值。

解码器110通过使用由检测器107产生的LLR值来执行解码，以产生最终的解码的比特。然后，为了减小在所产生的解码的比特中产生误差的可能性，解码器110将解码器110的输出反馈到检测器107。

检测器107使用接收的信号、信道估计值和从解码器110发送的反馈信息来重新产生LLR值。解码器110使用由检测器107重新产生的LLR值来执行另一次的解码。迭代地执行检测器107和解码器110的操作，直到满足预定的条件为止，并随后产生解码的比特。

当在这样的迭代解码处理期间迭代解码的次数达到预设的最大迭代次数时，迭代解码处理结束。然而，可以有所不同地设定迭代解码结束的条件。

当接收器100具有Nr个接收天线，发送器具有Nt个发送天线，且发送器根据图1中的MIMO方案发送/接收数据时，图1中的接收器100的接收的信号基于下面的式(1)来表示。

y＝Hx+n……(1)

在式(1)中，参数具有以下定义：

y是接收的信号矢量(例如，Nr×1列矢量)；

H是信道矩阵(例如，Nr×Nt矩阵)；

x是发送的符号矢量(例如，Nt×1列矢量)；

n是加性噪声矢量(例如，Nr×1列矢量)。

另外，针对式(1)的接收的信号的由发送器发送的每个比特的LLR值由下面的式(2)来表示。

$\begin{array}{c}L\left(b_{i,l}\right)=\log \frac{p\left(b_k=0|y\right)}{p\left(b_k=1|y\right)}=\log \frac{{\mathrm{\Σ}}_{x:b_{i,l}=0}p\left(y|x\right)p\left(x\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{x:b_{i,l}=1}p\left(y|x\right)p\left(x\right)}\\ =\log \frac{{\mathrm{\Σ}}_{x:b_{i,l}=0}p\left(y|x\right){\mathrm{\Π}}_{\left(m,n\right)\≠\left(i,l\right)}p\left(b_{m,n}\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{x:b_{i,l}=1}p\left(y|x\right){\mathrm{\Π}}_{\left(m,n\right)\≠\left(i,l\right)}p\left(b_{m,n}\right)}+\log \frac{p\left(b_k=0\right)}{p\left(b_k=1\right)}\stackrel{def}{=}{L}_E\left(b_{i,l}\right)+L_a\left(b_{i,l}\right)\end{array}\mathrm{......}\left(2\right)$

上面的式(2)表示使用先验信息的ML检测方案。

上面的式(2)包括第一部分L_E(b_i,_j)和第二部分L_a(b_i,_l)，其中，第二部分L_a(b_i,_l)指关于发送的比特的先验信息。然而，当接收器100执行第一次检测操作时，先验信息尚不存在。因此，接收器在没有先验信息的情况下执行第一次检测操作。

在第一次检测处理之后，解码器110执行解码，并且由于解码结果值被用作先验信息，因此解码器110将反馈信息发送到检测器107。在第二次检测操作之后，检测器107通过使用从解码器110发送的反馈信息作为先验信息来执行检测处理。

图1的接收器100在执行迭代检测操作时也重复计算信道估计值的处理，以计算式(2)的LLR值。

在上面的式(2)中，第二部分是先验信息且与用于在由检测器107进行的第二次迭代检测操作之后更新LLR值的部分对应。另外，用于计算除了所述第二部分之外的剩余部分的操作与在初始检测处理期间产生的值相同。然而，图1的接收器100重复用于产生第一部分的操作，以计算LLR值。然而，由于即使在迭代检测解码处理中第一部分也与在初始检测处理期间产生的值相同，因此对于产生第一部分的重复不是必要的。

因此，本公开提供了一种用于在如上所述的迭代检测解码处理中去除不必要的重复操作的方法和设备。

此外，在本公开中，下面描述的缓冲器206位于下面描述的接收器200的适当位置处，使得不必要的操作在迭代检测解码处理中不被重复。然而，本公开给出启示的“缓冲器”206指物理专用存储空间或包括软件存储方案的概念。

下文中，在下面描述在图2中示出的本公开的实施例和图3中示出的本公开的实施例。

图2是根据本公开的实施例的接收器200的框图。

图2的接收器200的基本构造与图1的接收器100的基本构造相似。即，图2的接收器200与图1的接收器100的相同之处在于图2的接收器200包括接收滤波器101、接收信号缓冲器103、信道估计器105、检测器107和解码器110。

然而，图2的接收器200另外地包括位于信道估计器105之后的缓冲器206。缓冲器206存储从信道估计器105输出的信道估计值，从而在迭代检测操作被执行时信道估计器105不需要执行信道估计操作。

图3是根据本公开的实施例的接收器300的框图。

图3的接收器300的基本构造与图1的接收器100的基本构造相似。即，图3的接收器300与图1的接收器100的相同之处在于图3的接收器300包括接收滤波器101、接收信号缓冲器103、信道估计器105和解码器110。

然而，图3的接收器300包括图3中示出的本公开的实施例给出启示的检测器310，其中，检测器310包括第一检测器306、缓冲器307和第二检测器309。

第一检测器306计算并输出不受解码器110的反馈信息影响的部分，缓冲器307存储第一检测器306的输出值。第二检测器309计算并输出受解码器110的反馈信息影响的部分。也就是说，在图3中示出的本公开的实施例中，检测器310的第一检测器306产生不受解码器110的反馈信息影响的部分并将产生的部分分开地存储在缓冲器307中，从而在迭代解码被执行时不必要的操作不被迭代地执行。另外，第二检测器309产生受反馈信息影响的部分并执行迭代解码。

参照上面的式(2)来描述由图3的接收器300的检测器310产生的LLR值。

当式(2)的第一部分被称为“第一LLR值”时，第一LLR值与从解码器110发送的反馈信息不相关，从而计算第一LLR值的处理通过第一检测器306来执行。由第一检测器306计算的第一LLR值存储在缓冲器307中。

另外，当式(2)的第二部分被称为“第二LLR值”时，将第二LLR值与第一LLR值相加的处理与使用从解码器110发送的反馈信息的处理对应。因此，计算第二LLR值并将计算的第二LLR值与第一LLR值相加的处理由第二检测器309来执行。第二检测器309的输出被称为“总LLR值”。

如上所述，在图3中示出的本公开的实施例中，不受反馈信息影响的第一LLR值被计算并被分开地存储在缓冲器307中，受反馈信息影响的第二LLR值被计算并与第一LLR值相加。结果，产生总LLR值。因此，当通过迭代检测解码来计算总LLR值时，不受反馈信息影响的第一LLR值未被迭代地计算。

已经基于检测器310使用ML方案的情况做出了对图3中示出的本公开的实施例的描述。然而，本公开的实施例仅是示例，检测器310可使用除了ML方案之外的其他检测方案。也就是说，使用除了ML方案之外的其他检测方案的检测器310将受反馈信息影响的部分与不受反馈信息影响的部分分开，因此，根据图3中示出的本公开的实施例的方案被应用于使用除了ML方案之外的方案的检测器310。

在图2和图3中示出的本公开的实施例中，缓冲器206、307的位置不同。然而，可考虑到将存储在缓冲器206、307中的数据量和因迭代检测操作而引起的实施复杂度的增加量之间的权衡来确定缓冲器206、307的位置。

例如，当在图3中示出的实施例中第一检测器306的计算量大于将在缓冲器307中存储的数据量时，像图2中示出的本公开的实施例中那样将缓冲器206放置在检测器107之前并由缓冲器206迭代地执行相同的操作可能更有效。当在图3中示出的实施例中第一检测器306的计算量小于将存储在缓冲器307中存储的数据量时，像图3中示出的本公开的实施例中那样将缓冲器307放置在检测器310内是更有效的。如上所述，根据本公开的实施例的缓冲器206、307的位置可根据诸如检测器310的块的实施类型而改变。

图4是示出根据本公开的在图2中示出的实施例的接收方法的流程图。

在步骤401中，对接收的信号进行滤波，在步骤403中，将经滤波的接收的信号存储在缓冲器中。在步骤405中，使用包括在接收的信号中的参考信号或导频信号来产生信道估计值，并将产生的信道估计值存储在缓冲器中。

在步骤407中，使用接收的信号和信道估计值来执行迭代检测操作，然后产生LLR值。在步骤409中，使用LLR值来产生解码的比特。

在步骤411中，将迭代解码的次数N和迭代解码的最大次数Nmax进行比较。当迭代解码的次数不大于迭代解码的最大次数时，所述方法返回到步骤407，以执行另一次迭代检测解码。在所述另一次迭代中，由于信道估计值使用存储在缓冲器中的值，因此不需要在所述另一次迭代检测操作中重复信道估计。当迭代解码的次数N大于迭代解码的最大次数Nmax时，迭代检测解码处理结束，且最终的解码的比特是所产生的最后的解码的比特。

图5是示出根据本公开的在图3中示出的实施例的接收方法的流程图。

在步骤501中，对接收的信号进行滤波，在步骤503中，将经滤波的接收的信号存储在缓冲器中。在步骤505中，使用包括在接收的信号中的参考信号或导频信号来产生信道估计值。

在步骤507中，使用接收的信号和信道估计值来产生不受反馈信息影响的第一LLR值，并将产生的第一LLR值存储在缓冲器中。在步骤509中，使用接收的信号、信道估计值和反馈信息来产生受反馈信息影响的第二LLR值。在步骤511中，通过将第二LLR值与第一LLR值相加来产生总LLR值。在步骤513中，使用总LLR值来产生解码的比特。

在步骤515中，将迭代解码的次数N和迭代解码的最大次数Nmax进行比较。当迭代解码的次数不大于迭代解码的最大次数时，所述方法返回到步骤509，以产生另一第二LLR，并在步骤511中产生另一总LLR值。在另一次迭代中，由于第一LLR值使用存储在缓冲器中的值，因此不需要重复地产生第一LLR值。当迭代解码的次数N大于迭代解码的最大次数Nmax时，迭代检测解码处理结束，且最终的解码的比特是所产生的最后的解码的比特。

本公开的一些方面还可被实现为计算机可读记录介质中的计算机可读代码。计算机可读记录介质是能够存储计算机系统可读的数据的任意类型的数据存储装置。计算机可读记录介质的示例可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、紧凑盘ROM(CD-ROM)、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(诸如经由互联网的数据传输)。计算机可读记录介质还可分布在联网的计算机系统中，从而计算机可读代码以分布式方式进行存储和执行。此外，用于实现本公开的功能性程序、代码和代码段可由本公开所属领域的程序员容易地进行解释。

应该理解的是，根据本公开的实施例的方法和设备可以以硬件、软件或硬件和软件的组合的形式来实现。这种任意的软件可被存储在(不管是否是可擦除的或可改写的)例如易失性或非易失性存储装置(诸如ROM、诸如RAM的存储器、存储器芯片装置或集成电路、诸如CD的光学或磁性可记录存储介质和机器(例如计算机)可读存储介质、数字多功能盘(DVD)、磁盘或磁带)中。还可以理解的是，包括在移动终端中的存储器是适合于存储包括可由处理器装置执行由此实现本公开的实施例的指令的程序的非暂时性机器可读装置的一个示例。

因此，本公开包括包含用于实现在申请文件的权利要求中描述的设备和方法的代码的程序以及用于存储该程序的非暂时性机器(计算机等)可读存储介质。此外，所述程序可通过诸如经由有线连接或无线连接传送的通信信号的预定介质进行电传送，并且本公开适当地包括该程序的等同物。

此外，根据本公开的实施例的设备可接收来自有线或无线地连接到该设备的程序提供装置的程序，并可存储该程序。程序提供装置可包括包含程序处理装置执行预设内容保护方法的指令的程序、用于存储内容保护方法所需的信息等的存储器、用于与程序处理装置执行有线或无线通信的通信单元以及用于根据程序处理装置的请求或自动地将对应程序发送到收发器的控制器。

虽然已经描述了本公开的实施例，但是在不脱离本公开的范围和精神的情况下，本公开可以以各种形式进行修改。因此，本公开的范围不应被限制于本公开的前述实施例，而是应由权利要求及其等同物来限定。

Claims (20)

1.一种由接收器进行迭代检测解码的方法，所述方法包括：

使用接收的信号产生信道估计值；

存储产生的信道估计值；

使用接收的信号和存储的信道估计值来产生对数似然比值；

使用对数似然比值来产生作为反馈信息的解码的比特，

其中，对数似然比值是使用产生的反馈信息、存储的信道估计值和接收的信号而被迭代地重新产生的。

2.如权利要求1所述的方法，其中，产生对数似然比值的步骤和产生作为反馈信息的解码的比特的步骤是按照预定的最大迭代次数被执行的。

3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：经由至少一个天线接收所述接收的信号。

4.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：对接收的信号进行滤波。

5.如权利要求4所述的方法，所述方法还包括：存储经滤波的接收的信号。

6.一种用于迭代检测解码的接收器，所述接收器包括：

信道估计器，被构造为使用接收的信号产生信道估计值；

第一缓冲器，被构造为存储产生的信道估计值；

检测器，被构造为使用接收的信号和存储的信道估计值来产生对数似然比值；

解码器，被构造为使用对数似然比值产生包括解码的比特的反馈信息，

其中，对数似然比值是使用产生的反馈信息、存储的信道估计值和接收的信号而被迭代地重新产生的。

7.如权利要求6所述的接收器，其中，对数似然比值和反馈信息是按照预定的最大迭代次数而被迭代地产生的。

8.如权利要求6所述的接收器，所述接收器还包括：

至少一个天线，被构造为接收所述接收的信号。

9.如权利要求6所述的接收器，所述接收器还包括：

接收滤波器，被构造为对接收的信号进行滤波。

10.如权利要求9所述的接收器，所述接收器还包括：

第二缓冲器，被构造为存储经滤波的接收的信号。

11.一种由接收器进行迭代检测解码的方法，所述方法包括：

使用接收的信号产生信道估计值；

使用接收的信号和信道估计值来产生不受反馈信息影响的第一对数似然比值；

存储产生的第一对数似然比值；

使用接收的信号、信道估计值和反馈信息来产生受反馈信息影响的第二对数似然比值；

通过将第二对数似然比值与存储的第一对数似然比值相加来产生总对数似然比值；

使用总对数似然比值来产生包括解码的比特信息的反馈信息，

其中，第二对数似然比值是使用接收的信号、产生的反馈信息和信道估计值而被迭代地重新产生的。

12.如权利要求11的方法，其中，产生第二对数似然比值的步骤和产生总对数似然比值的步骤是按照预定的最大迭代次数被执行的。

13.如权利要求11所述的方法，所述方法还包括：经由至少一个天线接收所述接收的信号。

14.如权利要求11所述的方法，所述方法还包括：对接收的信号进行滤波。

15.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括：存储经滤波的接收的信号。

16.一种用于迭代检测解码的接收器，所述接收器包括：

信道估计器，被构造为使用接收的信号产生信道估计值；

第一检测器，被构造为使用接收的信号和信道估计值来产生不受反馈信息影响的第一对数似然比值；

第一缓冲器，被构造为存储产生的第一对数似然比值；

第二检测器，被构造为通过使用接收的信号、信道估计值和反馈信息来产生受反馈信息影响的第二对数似然比值，并将第二对数似然比值与存储的第一对数似然比值相加以产生总对数似然比值；

解码器，被构造为使用总对数似然比值来产生包括解码的比特信息的反馈信息，

其中，第二对数似然比值是使用接收的信号、产生的反馈信息和信道估计值而被迭代地重新产生的。

17.如权利要求16的接收器，其中，产生第二对数似然比值的处理和产生总对数似然比值的处理是按照预定的最大迭代次数被执行的。

18.如权利要求16所述的接收器，所述接收器还包括：

至少一个天线，被构造为接收所述接收的信号。

19.如权利要求16所述的接收器，所述接收器还包括：

接收滤波器，被构造为对接收的信号进行滤波。

20.如权利要求19所述的接收器，所述接收器还包括：

第二缓冲器，被构造为存储经滤波的接收的信号。