CN111480324B - 用于检测相互干扰的信息流的装置和方法 - Google Patents
用于检测相互干扰的信息流的装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111480324B CN111480324B CN201880064940.3A CN201880064940A CN111480324B CN 111480324 B CN111480324 B CN 111480324B CN 201880064940 A CN201880064940 A CN 201880064940A CN 111480324 B CN111480324 B CN 111480324B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- detection
- detector
- reliable
- symbol
- information streams
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
- H04L25/03331—Arrangements for the joint estimation of multiple sequences
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
- H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
- H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
- H04L1/0061—Error detection codes
- H04L1/0063—Single parity check
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
- H04L25/03203—Trellis search techniques
- H04L25/03242—Methods involving sphere decoding
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
- H04L25/03312—Arrangements specific to the provision of output signals
- H04L25/03324—Provision of tentative decisions
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
- H04W52/04—TPC
- H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
- H04W52/24—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters
- H04W52/243—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters taking into account interferences
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
- H04L1/0002—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate
- H04L1/0003—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate by switching between different modulation schemes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
- H04L1/0009—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the channel coding
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L2025/0335—Arrangements for removing intersymbol interference characterised by the type of transmission
- H04L2025/03426—Arrangements for removing intersymbol interference characterised by the type of transmission transmission using multiple-input and multiple-output channels
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L2025/03592—Adaptation methods
- H04L2025/03726—Switching between algorithms
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Error Detection And Correction (AREA)
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
Abstract
公开了用于对在无线通信系统中传输的多个相互干扰的信息流执行符号检测的装置和方法。该装置包括检测器,被配置为接收包括多个相互干扰的信息流的输入信号,并且通过搜索对优化问题的向量解来检测针对多个相互干扰的信息流中的一个信息流而传输的符号;以及检测评估模块,被配置为将检测到的符号分类为可靠的或不可靠的,和/或确定当前系统条件是否允许进行可靠的符号检测,并且根据确定的结果采取预定动作以提高检测可靠性。在一些实施例中,然后将解码算法应用于多个检测到的符号,以从相互干扰的信息流中的所述一个信息流中恢复信息。
Description
技术领域
本发明涉及检测相互干扰的信息流。
背景技术
设计下一代无线通信系统的一个重大挑战是需要满足对更高容量和吞吐量不断增长的需求。已经提出的用于增加系统容量的一种解决方案是在非正交载波上传输多个信息流,使得载波在频率上比正交系统(例如,正交频分复用(OFDM))中可能的间隔更紧密。然而,使用非正交载波频率的结果是,传输的流彼此干扰。
理论上已经表明,通过有意地传输非正交并且因此相互干扰的信息流,可以实现相当大的容量增益。示例包括具有积极的空间复用的大型分布式多天线多输入多输出(MIMO)系统,如比奈奎斯特信令快的新兴技术以及非正交多址接入方案(例如,稀疏码多址接入(SCMA))。然而,由于复杂性和延迟的要求过高,到目前为止,对相互干扰的信息流进行解码以便恢复原始数据在现实世界的系统和设备中已被证明是不切实际的。
用于检测相互干扰的信息流的一种候选解是球面解码。球面解码将最大似然(ML)检测问题转换为树搜索问题,从而极大地降低了用于最佳地检测相互干扰的信息流的复杂性。尽管球面解码的增益随着相互干扰的信息流的数量而增加,但是对于高阶调制字母和大量相互干扰的信息流,相应处理复杂性变得不切实际。
为了应对大量相互干扰的信息流,以数百个流的顺序,提出了次优解码器,其不仅不能保证最优性,而且仅在有限的调制大小和干扰信息流的数量范围内有效。次优解码器的示例是似然上升搜索(LAS)算法和无功禁忌搜索(RTS)算法,当传输密集符号星座或中等数量(数十个数量级)的干扰流时,其性能会急剧下降。另外,这种方法的延迟和复杂性是可变的,并且因此在实际延迟或复杂性约束下,性能可能会大大降低。
针对具有大量相互干扰的信息流的系统的另一系列检测器是基于概率数据关联(PDA)的检测器。PDA检测器使用软接收器处理尝试通过一次查看一个符号来迭代地解码接收到的信息流,将接收到的符号视为统计上独立,并且通过多元高斯分布来迭代地近似干扰加噪声项。然而,这种检测器的性能取决于迭代高斯近似的精度,并且因此,它们对于大量相互干扰的信息流和低阶符号星座更为有效。另外,对于LAS或线性检测方法,它们的复杂性缩放为O(N3)而不是总O(N2)复杂性,其中N是干扰信息流的数量。一个相关的系列概率算法是信念传播(BP)检测算法,该算法也针对多天线干扰使用了高斯近似,并且因此遭受了与基于PDA的检测器相同的缺点。此外,BP检测器的复杂性缩放为O(αN2),其中α值为103数量级(即,比线性检测器复杂三个数量级),使得BP检测器不适合实际实现方式。
因此,仍然需要用于检测相互干扰的信息流的改进的解。在这种情况下完成了本发明。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种用于对在无线通信系统中传输的多个相互干扰的信息流执行符号检测的装置,该装置包括:第一检测器,被配置为接收包括多个相互干扰的信息流的输入信号,并且通过搜索优化问题的向量解来检测针对多个相互干扰的信息流中的每个信息流而传输的符号;以及检测评估模块,被配置为将检测到的符号分类为可靠的或不可靠的,和/或确定当前系统条件是否允许进行可靠的符号检测,并且根据确定的结果来采取预定动作以提高检测可靠性。
在根据第一方面的一些实施例中,预定动作包括在执行后续符号检测时设置新的修剪参数和/或新的延迟限制。
在根据第一方面的一些实施例中,预定动作包括与无线通信系统中的发送器进行通信,以便改变在传输相互干扰的信息流中的一个或多个信息流时使用的一个或多个传输参数。例如,改变一个或多个传输参数可以包括:减少在无线通信系统中使用的相互干扰的信息流的总数量;和/或降低在相互干扰的信息流中的一个或多个信息流中使用的调制阶数;和/或增加相互干扰的信息流中的一个或多个信息流的传输功率;和/或改变应用于相互干扰的信息流中的一个或多个信息流的编码方案。
在根据第一方面的一些实施例中,响应于检测到的符号被分类为不可靠的,装置被配置为从第一检测器切换到第二检测器,以对多个相互干扰的信息流中的所述一个信息流执行后续符号检测。
在根据第一方面的一些实施例中,检测评估模块被配置为:通过计算与检测到的符号的检测可靠性有关的可靠性度量,并且将计算的可靠性度量与阈值进行比较,来确定当前系统参数是否允许进行可靠的符号检测。检测评估模块可以被配置为基于由第一检测器在搜索向量解时应用的修剪参数来计算可靠性度量。
在根据第一方面的一些实施例中,检测评估模块被配置为响应于对向量解的搜索超过预设延迟限制而执行确定。
在根据第一方面的一些实施例中,检测器被配置为将优化问题转换为树搜索,并且针对向量解搜索树。预设延迟限制可以例如是根据在树搜索期间访问的节点的数量来定义的。
在根据第一方面的一些实施例中,第一检测器被配置为在搜索向量解时应用早期截止标准,并且在找到满足早期截止标准的解时终止搜索,早期截止标准与候选解是正确向量解的概率有关,并且响应于第一检测器找到满足早期截止标准的解,检测评估模块被配置为确定检测到的符号是可靠的。
在根据第一方面的一些实施例中,该装置还包括:解码器,被配置为从检测器接收多个检测到的符号,并且将解码算法应用于多个检测到的符号,以从相互干扰的信息流中的所述一个信息流中恢复信息。
在根据第一方面的一些实施例中,检测评估模块被配置为根据确定的结果,向解码器发信号通知检测到的符号的一个或多个比特是可靠的还是不可靠的,其中,对于由检测评估模块发信号通知为不可靠的任何比特,解码器被配置为尝试恢复不可靠的比特的正确值。解码器还可以被配置为尝试基于接收到的分组中的多个可靠的比特的值来恢复接收到的分组中的一个或多个不可靠的比特的正确值,并且该解码器包括:因子图构造器,被配置为构造因子图,该因子图包括多个变量节点,每个变量节点与接收到的分组中的一个比特相对应,并且因子图还包括一个或多个校验节点,每个校验节点与奇偶校验方程相对应,每个校验节点被连接到与包括在奇偶校验方程中的一个或多个比特相对应的一个或多个变量节点;以及奇偶校验单元,被配置为求解针对以下每个校验节点的奇偶校验方程以确定不可靠的比特的正确值:每个校验节点被连接到与不可靠的比特相对应的变量节点。此外,在一些实施例中,在确定不可靠的比特的正确值之后,奇偶校验单元被配置为计算针对以下一个或多个校验节点的奇偶校验方程:该一个或多个校验节点仅被连接到与可靠的比特相对应的变量节点,并且在针对所述一个或多个校验节点的奇偶校验方程的计算结果与预期结果相匹配时,确定已经实现了可靠的解码结果。
在根据第一方面的一些实施例中,响应于针对所述一个或多个校验节点的奇偶校验方程的计算结果不同于预期结果,奇偶校验单元还被配置为选择变量节点中与可靠的比特相对应的一个变量节点,并且通过求解针对以下校验节点的奇偶校验方程来确定所述可靠的比特的校正的值:该校验节点被连接到所选变量节点。
在根据第一方面的一些实施例中,奇偶校验单元被配置为通过选择连接到最多下述校验节点的变量节点来选择变量节点中的所述一个变量节点:对于该校验节点,针对一个或多个校验节点的奇偶校验方程的计算结果不同于预期结果。
在根据第一方面的一些实施例中,该装置还包括:数据处理模块,被配置为接收由第一检测器检测到的数据符号和来自检测评估模块的符号分类信息,该符号分类信息指示检测到的数据符号中的每个数据符号被分类为可靠的还是不可靠的,其中,数据处理模块还被配置为根据符号分类信息来处理检测到的数据符号。
根据本发明的第二方面,提供了一种用于对在无线通信系统中传输的多个相互干扰的信息流执行符号检测的方法,该方法包括:接收包括多个相互干扰的信息流的输入信号;通过搜索优化问题的向量解来检测针对多个相互干扰的信息流中的每个信息流的传输的符号;和/或将检测到的符号分类为可靠的或不可靠的,以及根据确定的结果来采取预定动作以提高检测可靠性。
在根据第二方面的一些实施例中,该方法还包括:将解码算法应用于多个检测到的符号,以从相互干扰的信息流中的所述一个信息流中恢复信息。
根据本发明的第三方面,提供了一种计算机可读存储介质,被布置为存储计算机程序指令,该计算机程序指令在被执行时,执行根据第二方面所述的方法。
附图说明
现在将参考附图仅以示例的方式来描述本发明实施例,在附图中:
图1示出了根据本发明实施例的用于对包括多个相互干扰的信息流的输入信号执行检测和解码的装置;
图2示出了根据本发明实施例的用于经由多个相互干扰的信息流进行通信的无线通信系统;
图3是示出根据本发明实施例的对多个相互干扰的信息流中的一个信息流执行符号检测的方法的流程图;
图4示出了根据本发明实施例的对映(antipodal)解码器;
图5是示出根据本发明实施例的对映解码方法的流程图;
图6示出了根据本发明实施例的在对映解码期间使用的因子图;
图7是描绘根据本发明实施例的用于对映检测的检测复杂性与信噪比(SNR)的关系的图;
图8是根据本发明实施例的将16-QAM对映检测器与16-QAM软-MMSE、软-LAS和硬-LAS检测器的性能进行比较的图;
图9是根据本发明实施例的将64-QAM对映检测器与64-QAM软-MMSE、软-LAS和硬-LAS检测器的性能进行比较的图;
图10是根据本发明实施例的将对映解码器与低密度奇偶校验(LDPC)解码器的分组错误率进行比较的图;以及
图11是根据本发明实施例的将系统吞吐量与用于对映解码器的比特错误概率的关系和系统吞吐量与用于低密度奇偶校验(LDPC)解码器的比特错误概率的关系进行比较的图。
具体实施方式
在下面的详细描述中,简单地通过说明的方式,仅示出和描述了本发明的某些示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的,可以以各种不同的方式来修改描述的实施例,所有这些都不脱离本发明的范围。因此,附图和描述本质上应被认为是说明性的而不是限制性的。在整个说明书中,相同的附图标记表示相同的元件。
本发明实施例利用以下观察:为了使给定的向量解高度可靠,应该不存在其他或只有少数具有与当前解相似的检测度量的解。在这种情况下,也就是说,当具有检测度量的相似值的候选解的数量较少时,可以通过排除相对较少的其他候选解,使用向量搜索算法来相对较快地找到向量解。在不同的实施例中可以使用不同的检测度量来评估检测可靠性。例如,在最大似然检测的情况下,候选向量解到接收到的向量的欧几里德距离可以被用作用于评估检测可靠性的检测度量。
另一方面,在存在大量候选解的情况下,由于根据定义,存在许多具有相似检测度量的候选解,因此检测到的向量解可以被视为较不可靠。因此,检测器采用的向量搜索算法将必须在找到具有最佳检测度量的候选解之前,访问许多候选解,从而导致更高的复杂性和更长的搜索时间。基于该观察,并且为了降低复杂性和延迟,本发明实施例被配置为使得避免在期望检测结果不可靠的情况下不必要地浪费处理资源。
因此,在本发明实施例中,在检测过程的结果落入两个相对的情况之一的意义上,符号检测过程的结果可以被认为是“对映的”。在一种情况下,检测器能够找到高度可靠的向量解。在另一种情况下,检测器要么根本无法找到解,要么找到的解将不可靠。因此,在下面的描述中,术语“对映检测”和“对映解码”被分别用于表示检测过程和解码过程,其中结果被认为是可靠的或不可靠的。基于该特性,现在将根据本发明实施例更详细地描述定制的、高性能和低复杂性的控制和检测技术。
现在参考图1,示出了根据本发明实施例的用于对包括多个相互干扰的信息流的输入信号执行检测和解码的装置100。取决于实施例,图1中所示的功能块中的一些、全部或不全部可以以硬件实现,或者可以以软件实现。装置100包括被配置为接收输入信号并且执行符号检测的对映检测器101,被配置为评估符号检测的可靠性的检测评估模块102以及对映解码器103。对映解码器103被配置为从对映检测器101接收多个检测到的符号,并且将解码算法应用于多个检测到的符号,以便恢复信息。在一些实施例中,传输的数据可以不被编码,并且因此对映检测器103可以被省略。
检测评估模块102被配置为确定在当前系统条件下通过对映检测器101对传输的符号进行可靠性检测是否是可能的。具体地,检测评估模块102被配置为确定检测到的符号是可靠的还是不可靠的。取决于实施例,可以试探性、概率性或确定性地执行检测评估。在本实施例中,检测评估模块102被配置为评估当前系统参数是否适合于检测器以产生足够数量的高度可靠的向量解。例如,检测评估模块102可以将一个或多个系统参数的当前值与指示可靠性检测条件或不可靠性检测条件的相应预设阈值进行比较。
系统参数可以被分类为检测参数和传输参数,该检测参数是在符号检测期间由接收装置使用的参数,该传输参数是在传输多个相互干扰的信息流时由传输装置使用的参数。当对检测可靠性进行评估时,可以由检测评估模块102考虑的检测参数的示例包括但不限于在对映检测器101处应用以减少要搜索的候选解的数量的修剪标准,以及由对映检测器101应用的延迟要求。延迟要求可以被用于控制向量搜索操作的最大持续时间,例如,通过一旦已经搜索到预设最大数目的节点和/或一旦已经过去最大时间就自动终止向量搜索。当对检测可靠性进行评估时,检测评估模块102可以考虑的传输参数的示例包括但不限于,针对多个信息流的信噪比和相互干扰的矩阵。
如果确定当前不可能进行可靠性检测,则检测评估模块102可以采取预定的校正动作以提高检测可靠性。可以在接收器端采取的校正动作的示例包括但不限于:改变对映检测器101使用的修剪标准;改变应用于对映检测器101的最大延迟设置;以及从对映检测器101切换到能够在当前系统条件下提供更可靠性检测结果的可选检测器。例如,如图1所示,检测评估单元102可以从对映检测器101切换到最小均方误差(MMSE)检测器104。在其他实施例中,可以提供不同类型的可选检测器。例如,在其他实施例中,检测评估单元102可以切换到对数似然比(LLR)检测器,例如列表球面解码器或软-LAS解码器。
如图2所示,接收器100可能能够与发送器200进行双向通信。也就是说,接收器100可能能够向发送器200传输信息。在这种实施例中,检测评估模块102可以被配置为通过借助于到发送器的适当信令使得某些传输参数在发送器处改变来采取校正动作。取决于实施例,检测评估模块102可以向发送器指定要改变哪些参数,或者可以简单地向发送器发信号通知当前不可能进行可靠性检测,并且然后发送器可以决定改变哪些参数。可以修改传输参数以便提高检测可靠性的方式的示例包括但不限于:减少传输的相互干扰的信息流的数量;减少在一个或多个干扰的信息流中使用的调制阶数(例如,正交幅度调制阶数);增加用于一个或多个信息流的传输功率;以及改变编码率或结构。
在本发明的一些实施例中,可以在连续的基础上执行检测评估,也就是说,检测评估模块102可以以规则的间隔来检查检测结果是否可靠。可选地,在一些实施例中,仅在某些条件下触发检测评估模块102以评估检测可靠性。在本实施例中,检测评估模块102被配置为响应于在对映检测器101处对向量解的搜索超过预设延迟限制而执行检测评估。
现在将描述在本发明实施例中可以由对映检测器101使用的符号检测方法的示例。在这些示例中,假设了Nt×Nr个平坦衰落多用户MIMO信道,其中,多个单天线用户同时将LDPC编码的流传输到多天线接入点。在其他实施例中,可以使用不同的编码方案代替LDPC,例如卷积码或无速率/喷泉码。通常,本发明实施例可以被用于对在检测之后需要进一步处理以便恢复原始信息的任何数据流进行解码。
当在平坦衰落的通信信道上以Nt个相互干扰的传输流向Nr个接收实体(例如,天线)传输向量s时,接收到的向量y可以由下式给出:
y=Hs+n (1)
其中,H是Nr×Nt个MIMO信道矩阵。传输向量s的Nt个元素属于复星座Q,并且可能的传输向量的集合被表示为│Q│Nt。向量n表示Nr维噪声向量。n的元素是独立的且相同的高斯分布。
通常,在本发明实施例中,对映检测器101可以使用任何合适的向量搜索方法来搜索向量解。取决于实施例,对映检测器101可以被配置为搜索优化问题的精确解作为向量解,或者寻找近似解。一旦已经找到优化问题的向量解,则针对相互干扰的信息流中的每一个,传输的符号是已知的。因此,对映检测器101没有必要为相互干扰的信息流中的每一个解决单独的问题。
在本实施例中,对映检测器101被配置为使用基于球面解码(SD)的方法来将优化问题转换为树搜索问题。然后,本实施例的对映检测器101以深度优先模式执行树遍历,并且采用具有半径更新的Schorr-Euchner枚举。在本实施例中,对映检测器101被配置为找到对优化问题的解,该优化问题涉及最小化以下最大似然(ML)度量sML的值:
其中,│Q│是所用调制字母的大小,例如针对16-QAM为16。通过对所有可能的s向量执行穷举搜索,可以找到对该优化问题的解。然而,在本实施例中,对映解码器101被配置为通过使用基于SD的方法将问题转换为等效树搜索来简化最小化问题。特别地,对映解码器101被配置为将QR分解应用于MIMO信道矩阵如H=QR,其中,Q是正交矩阵,并且R是上三角矩阵。以这种方式,ML问题可以被转化为:
其中,在该实施例中,要搜索的树的高度为Nt,并且分支因子为│Q│。树的每个级别l与从无线通信系统中的特定天线传输的符号有关。此外,特定级别l的每个节点与部分符号向量sl=[s(Nt-l),…,s(Nt)]相关联,该部分符号向量sl=[s(Nt-l),…,s(Nt)]包含所有直到级别l的潜在传输的符号。此外,每个节点的特征在于其部分欧氏距离(PD)如下:
其中,R(k,p)是第k列和第p行处的R的元素,并且是向量的第l个元素。树的根的PD c(sNt+1)为零。然后,ML问题被转化为寻找具有最小欧几里德PD c(s1)的叶节点的问题。在具有Schnorr-Euchner枚举和半径减小的深度优先球面解码器的示例中,这可以通过将初始半径设置为无穷大来实现。然后,每当对映检测器101到达具有小于半径的平方r2的PD的叶节点s1时,该半径就被更新为c(s1)。一旦到达节点sl,对映检测器101检查到达该节点的PD是否满足c(sl)>r2。如果PD大于半径的平方,则该节点sl、其子节点以及该节点的尚未被访问的任何同级都被修剪。
为了定义搜索顺序,在本实施例中,根据Schnorr-Euchner枚举,以其PD的升序访问父节点的子节点。如上所述,在该实施例中,对映检测器101采用修剪方法,在该方法中,如果满足一个或多个修剪条件(例如,c(sl)>r2),则从搜索中排除向量解或一组向量解。对搜索树进行修剪的结果是,可以减少搜索空间,从而减少复杂性和延迟。取决于实施例,可以使用概率性、确定性或试探性修剪度量。在本实施例中,修剪度量是概率性的,并且是基于对加性高斯白噪声的统计的。特别地,针对搜索树的每一层定义了修剪条件,以便针对第l层,修剪度量由下式给出:
其中,rp(l)是搜索树的第l层的修剪边界,是具有N个自由度的卡方分布的累积分布函数(CDF)的倒数,并且β是修剪参数。在树遍历期间,如果节点的PD度量大于特定节点所处级别的修剪度量,则对映检测器101可以被配置为对该节点及其所有子节点进行修剪。
应当理解,这仅仅是可以使用的树修剪方法的一个示例,并且在其他实施例中,对映检测器101可以采用与上述方法不同的树修剪方法。此外,在对映检测器101使用树搜索方法来查找向量解的一些实施例中,可以不使用修剪。
在本实施例中,检测评估模块102被配置为当仅一个向量解通过所有修剪条件时将向量解表征为高度可靠的。另一方面,如果多个向量通过修剪条件,则检测评估模块102被配置为将结果分类为较不可靠的。在一些实施例中,较紧密的修剪可以被用于增加找到的向量解的可靠性。对于给定信道模型,解的可靠性可以由下式来限定得更低:
其中,s是对映解码器103的向量解,s*是实际传输的向量,是卡方分布的CDF,并且Dmin是应用的调制的任何两个符号之间的最小距离。在上述方程(5)中定义的修剪边界rp(l)是修剪参数β的单调递减函数。对修剪参数β的值进行增加具有增加对映检测器101的结果的可靠性的效果。
在本发明的一些实施例中,如果在搜索期间没有找到解或多个候选解,则对映检测器101可以被配置为使用新的修剪标准(例如,较低的修剪参数β)来重新启动搜索。然而,在本实施例中,对映检测器101不重新启动搜索。将修剪参数β的值减小导致较大的修剪边界,并且通过重复地减小β,最终可以找到通过所有不太紧密的修剪条件的一个或多个向量。相反,当对映检测器101找到大量解时,可以利用较高的修剪参数β来重新启动搜索。将β的值增加导致较小的修剪边界,使得最终来自初始搜索的一个或仅少量向量解将满足较紧密的修剪条件中的至少一个。
在本发明的实施例中,可以为对映检测器101设置最大处理延迟要求。在本实施例中,根据受访节点的最大数量来设置最大处理延迟要求。如果对映检测器101在最大延迟要求内没有找到向量解,则搜索终止,并且检测器没有产生结果。当没有找到解时,接收到的符号被擦除,即接收到的符号被丢弃,并且不将其用于其他处理。以此方式,该装置可以避免由于依赖不正确的数据符号而可能出现的后续错误。在一些实施例中,接收器可以请求发送器重新传输擦除的数据符号。
在发送器将编码应用于相互干扰的信息流的实施例中,可以在接收器处使用与相关解码器的错误校正能力有关的修剪度量。在本实施例中,如图1所示,该装置包括对映解码器103。在该实施例中,对映检测器101被配置为调整修剪参数,以便确保未找到解的概率(PEr)低于阈值τE,其中τE是相对于对映解码器103的擦除容限来选择的。
此外,在一些实施例中,对映检测器101可以采用早期截止标准,以便在已经找到可靠的向量解时早期终止搜索。该标准可以直接或间接地与检查的向量是正确向量解的概率相关,并且因此与检测结果的可靠性相关。在本实施例中,假设瑞利衰落MIMO信道,对映检测器101采用基于MIMO信道的统计的早期截止标准。当算法发现具有小于早期截止阈值T的PD的叶节点时,对映检测器101终止搜索并且将结果分类为可靠的,在本实施例中,该早期截止阈值T被定义为:
其中,Δ是早期截止参数,近似表示错误向量具有小于早期截止阈值的PD的概率。再次,可以使用试探性或确定性方法来计算早期截止标准。
在当搜索向量解时对映检测器101应用早期截止标准的实施例中,检测评估模块102可以被配置为响应于对映检测器101找到满足早期截止标准的解来确定检测到的符号是可靠的。另一方面,如果对映检测器101找到的解不满足早期截止标准,则检测评估模块102可以使用本文描述的任何其他方法(例如,通过计算如方程(6)中定义的可靠性度量)来检查检测到的符号是可靠的还是不可靠的。
在本发明的一些实施例中,当没有找到高度可靠的解时,对映检测器101的结果可以是擦除(即,没有解)。可选地,在其他实施例中,当没有找到高度可靠的解时,对映检测器101可以被配置为提供连续值形式(例如,在似然比方面)的软输出,或者通过任何适当的方法(例如,连续干扰消除、硬迫零和软迫零、或者最小均方误差检测)来提供硬输出(即,离散值)。在本实施例中,在检测器101没有找到解或找到通过所有修剪条件的多个向量的所有情况下,对映检测器101被配置为处理所有不可靠的解,即作为擦除。在使用编码的实施例中,在由对映解码器103进行解码期间,擦除的向量的信息仍然可以是可检索的。
如上所述,在本实施例中,以最大处理延迟要求的形式为对映检测器101设置延迟限制。当对映检测器101超过延迟限制时,检测评估被触发,并且对映检测器101被配置为向检测评估模块102提供向量pt,该向量pt描述在搜索被终止之前在向量搜索期间访问的最后节点的路径。在向量pt中,第i个元素表示在树级别Nt+1-i的相应节点的排序位置。检测评估模块102被配置为基于pt来计算度量。该度量可以是与已经访问了正确向量解的概率有关的度量,或者是与已经从搜索中修剪了正确向量解的概率有关的度量。
在本实施例中,对映检测器101被配置为使用SD方法将优化问题转换为树搜索,并且对树进行搜索以用于向量解检测,并且检测评估模块102被配置为将度量P计算为:
其中
Pc(n,l)≈(1-Pe(l))·(Pe(l))(n-1) (10)
并且
其中,S表示SD树的已搜索空间,erfc是互补误差函数,Es表示传输的符号的平均功率,σ2表示噪声方差,并且Lt表示由于超过延迟限制而终止树搜索之前该树搜索的最后受访节点的级别。Pc(n,l)的函数值以及可以被存储在Nt×│Q│查找表中。使用这种查找表,在以上所示的方程中为P计算第二项(9)的每个信道的成本是O(Nt)阶。
在本实施例中,度量的低值表示针对给定延迟要求的不足系统条件。换句话说,低值表示在当前系统条件下,对映检测器101不能在不超过最大处理延迟要求的情况下求解优化问题并且找到可靠的向量解。例如,检测评估模块102可以被配置为如果即使单个检测尝试超过了延迟要求,并且如果度量值低于0:15,则将系统条件分类为不足以允许进行可靠性检测。此外,检测评估模块102可以被配置为当超过特定数量的搜索(例如,5次搜索)的平均度量值低于0:7时,则将系统条件分类为不足以允许进行可靠性检测,并且如果搜索不满足最大延迟要求时,则分配度量值1。
继续参考图1,在本实施例中,装置被配置为对已经被低密度奇偶校验(LDPC)编码的多用户MIMO空间复用流进行解码。例如,对映检测器101可以与Turbo码和无速率/喷泉码兼容。
图3中示出了根据本发明实施例的对映检测方法的示例。该方法允许检测评估模块102将对映检测器101的输出分类为可靠的或不可靠的。该方法还允许检测评估模块102确定系统参数和当前操作场景是否适合于对映检测器101以达到足够数量的高度可靠的向量解。
在该实施例中,在步骤S301中,检测评估模块102通过检查对映检测器101是否在检测过程期间执行了早期截止来开始。当满足早期截止标准时,可以执行早期截止,例如,如方程(7)所示。如果执行了早期截止,则检测评估模块102直接进行到步骤S307,并且将符号分类为可靠的。另一方面,如果没有执行早期截止,则在步骤S302中,检测评估模块102检查找到的解是否是唯一有效的解。如果是,则在步骤S307中,可以将符号分类为可靠的。如果该解不是唯一有效的解,则检测评估模块102进行到步骤S303,并且检查在检测过程期间是否超过了延迟限制。如果未超过,则检测评估模块102进行到步骤S306,并且将符号分类为不可靠的。
在步骤S303中,如果确定超过延迟限制,则在步骤S304中,检测评估模块102计算可靠性度量,以便确定是否采取动作来提高检测可靠性。如果在步骤S305中发现计算的度量大于阈值,则检测评估模块102确定可以将符号分类为不可靠的,但是在修改传输参数和/或检测参数方面不需要其他动作。然而,如果可靠性度量小于阈值,则在步骤S308中,装置100可以采取适当的动作以提高检测可靠性,例如通过如上所述改变检测参数和/或传输参数中的一个或多个,或者通过切换到可选检测器。
现在将参考图4至图6来描述对映解码器103的操作。图4示意性地示出了对映解码器103的结构,并且图5是示出根据本发明实施例的由图4的对映解码器103执行的对映解码方法的流程图。对映解码器103包括因子图生成器401和奇偶校验单元402。图6示出了在对映解码过程期间由因子图生成器401生成的因子图。
通过为由对映检测器101检测到的符号中的任何不可靠的比特确定正确值,对映解码器103可以对由对映检测器101提供的向量进行解码,以便从相互干扰的信息流中恢复信息。取决于实施例,可以在对映检测之后,或者在若干次迭代的对映检测过程之后,直接进行对映解码。对映检测器101可以将其输出以向对映解码器103发信号通知每个比特是可靠的还是不可靠的格式转发到对映解码器103。在本实施例中,可靠的比特被表示为0或1,并且不可靠的比特被视为擦除并且由另一值表示,在此表示为“e”。例如,通过使用“00”来发信号通知具有0值的可靠的比特,使用“11”来发信号通知具有1值的可靠的比特,以及使用“01”或“10”来发信号通知擦除(即,不可靠)的比特,对映检测器101可以使用两个比特来将每个检测到的比特输出到对映解码器103。对映解码器103试图检索擦除的比特以便恢复原始信息。
对映解码器103可以使用任何合适的解码方案来确定不可靠的比特的正确值,这取决于发送器所应用的特定编码方案。可以在本发明的实施例中应用的编码方案的示例包括但不限于低密度奇偶校验(LDPC)码、卷积码和无比率/喷泉码。
在本实施例中,对映解码器103从对映检测器101接收向量d。向量d包含针对发送的分组的检测到的比特的对映信息,即,指示每个比特被认为是可靠的还是不可靠的信息。向量d的维数是1×B,其中B表示分组长度。d的元素取三个值[0;1;e]中的一个,其中e表示擦除的比特,并且[0;1]表示可靠的比特。
通过构造如图6所示的因子图,对映解码过程开始于步骤S501。因子图包括由边603连接的多个变量节点Vi 601和多个校验节点Ci 602。每个变量节点Vi601仅连接到校验节点Ci 602,并且每个校验节点Ci 602仅连接到变量节点Vi601。每个变量节点Vi601对应于从对映检测器101接收的分组中的第i个编码的比特,并且每个校验节点Ci 602对应于一个奇偶校验方程。因此,每个变量节点Vi601可以对应于可靠的比特或不可靠的比特。在本实施例中,应用LDPC编码,并且因此每个校验节点Ci 602对应于一个LDPC码。然而,在其他实施例中,可以采用其他类型的编码方案。
一旦生成了因子图,则在步骤S502中,对映解码器103检查是否有任何校验节点Ci602是可分辨的。在本实施例中,如果校验节点仅连接到一个擦除(即,不可靠)的比特,则认为该校验节点是可分辨的。因此,在本实施例中,可以使用与该校验节点相对应的奇偶校验方程来计算连接到可分辨的校验节点602的擦除的比特的值:
其中,Φ是连接到可分辨的校验节点Ci602的变量节点Vi601的索引的集合,并且Ve是相关擦除所在的变量节点。
在本实施例中,在步骤S502中,奇偶校验单元402创建被连接到至少一个变量节点601的、表示擦除的比特的所有校验节点602的列表Le。添加到列表Le的每个校验节点602可以是可分辨的或不可分辨的,这取决于校验节点602是连接到一个擦除的比特还是多个擦除的比特。
在步骤S503和S504中,奇偶校验单元402继续依次检查列表Le上的每个校验节点602,以确定其是否是可分辨的。具体地,在步骤S503中,奇偶校验单元402通过选择列表上的第一校验节点而开始,并且在步骤S504中,奇偶校验单元402确定所选校验节点是否是可分辨的。当找到可分辨的校验节点时,奇偶校验单元402进行到步骤S505,并且恢复相应擦除的比特。在步骤S505中,奇偶校验单元402使用用于所选校验节点的相应奇偶校验方程来计算擦除的比特的正确值。然后,在步骤S506中,奇偶校验单元402从列表Le中删除校验节点,并且返回到步骤S503,在步骤S503中,选择列表Le上的下一校验节点。以这种方式,然后在恢复相应擦除的比特时从列表Le中删除校验节点。
奇偶校验单元402可以在对映解码期间遵循迭代过程,其中一旦奇偶校验单元402到达列表Le的末端,则完成一次迭代。在完成一次迭代之后,奇偶校验单元402可以返回到步骤S503,并且再次从列表的开头处开始,以搜索新的可分辨的校验节点。一旦作为处理被连接到相同擦除的比特的可分辨的校验节点的结果而恢复了相应擦除的比特中的一些相应擦除的比特的值,最初不可分辨的校验节点就可以在稍后迭代期间变为可分辨的。在步骤S502中构造连接到至少一个擦除的比特的所有校验节点的初始列表使得能够进行有效的处理,因为在步骤S503和S504的后续迭代中,奇偶校验单元402可以忽略不在列表上的任何校验节点,并且因此仅需要确定保留在列表上的每个校验节点现在是否是可分辨的。然而,在其他实施例中,在步骤S502中,奇偶校验单元402可以仅搜索可分辨的校验节点,并且可以忽略不可分辨的校验节点。在这种实施例中,奇偶校验单元402可以在每次迭代开始时返回到步骤S502,并且构造可分辨的校验节点的新列表。
在本实施例中,如果在步骤S504中发现受访校验节点不可分辨,则奇偶校验单元402进入步骤S507。在步骤S507中,奇偶校验单元402检查是否满足终止条件。在步骤S507中可以应用各种终止条件。例如,奇偶校验单元402可以被配置为重复地处理列表Le,直到它变为空(即,当在步骤S506中已经从列表中删除了所有校验节点时),或者直到在前一迭代期间在列表中没有找到可分辨的校验节点。作为另一示例,在本发明的一些实施例中,当满足预定处理延迟要求时,可以在步骤S507中终止对映过程。
在本实施例中,一旦在列表Le上没有剩余的可分辨的校验节点,则对映解码处理被终止。然而,在这种情况下的其他实施例中,例如通过使用试错法,可以继续对映解码过程,在该试错法中,对映解码器103猜测与最小数量的擦除的比特连接的校验节点的擦除的比特的值,并且然后对该列表进行操作,以确定是否可以使用猜测的值来求解其他校验节点的奇偶校验方程。如果否,则可以为猜测的擦除的比特选择新的候选值,并且重复该过程。在这种实施例中,对映解码器103可以继续预设迭代次数,或者直到超过延迟限制。
在本发明的一些实施例中,对映解码器103还可以在恢复任何擦除的比特之后对可靠的比特应用错误校正,以便校正可能已经在可靠的比特内出现的任何比特错误。以这种方式,对映解码器103可以通过执行其他解码迭代来校正可靠的比特中的单比特检测错误。特别是对于长码字长度,与传统的置信传播解码器相比,该方法可以提供优越的解码性能。
在本发明的一些实施例中,可以采取其他步骤来确定联合对映检测和对映解码过程是否已经产生高度可靠的结果。特别地,即使对映检测器101已经将检测到的符号以及因此相应的比特分类为高度可靠的,符号仍然可能是不正确的,并且因此比特中的一些可能是错误的。为了减轻这种情况,在一些实施例中,在已经由对映解码器103恢复所有擦除之后,奇偶校验单元402可以被配置为检查奇偶校验是否在所有校验节点(包括仅连接到可靠的比特的校验节点)处是有效的。如果发现所有校验节点上的奇偶校验都正确,则对映解码器103的输出可以被表征为高度可靠的。如果发现任何奇偶校验不正确,则对映解码器103的输出可以被表征为不可靠的,指示在对映检测器101处可能已经出现检测错误。在这种意义上,对映解码器103的输出也可以被认为是对映的(即,可靠的或不可靠的)。
在一些实施例中,当对映解码器103的输出被确定为不可靠时,可以采取其他动作以增加检测和/或解码可靠性。例如,被连接到无效校验节点(即,相应奇偶校验方程已经失败的校验节点)的变量节点可以被标识。然后,连接到大量无效校验节点并且最初被分类为可靠的比特的变量节点被标识,并且用擦除来替换。也就是说,变量节点可以被重新分类为不可靠的比特。然后,可以重复图5中所示的对映解码过程,以便恢复新擦除的比特。检查解码输出是否可靠、擦除其他比特、以及重复对映解码的过程可以被重复,直到找到可靠的解码解。由错误检测的比特引起分组错误的概率随着码字长度而增加,并且遵循以下几何分布:
其中,τ是由对映检测器101检测的比特的错误概率。方程(13)中的近似适用于小τ(τ<<B-1),并且示出了大多数分组错误可能仅由一个翻转的比特引起。因此,当由于可靠的比特之一中的检测错误而出现分组错误时,可能仅需要执行相对少量的其他比特擦除的迭代,以便找到并校正单个翻转的比特。
在图5所示的实施例中,通过对连接到至少一个不可靠的比特的校验节点的列表进行运算来顺序地处理校验节点。然而,在其他实施例中,可以并行处理多个校验节点,以减少对映解码过程的总延迟。
在本实施例中,对映解码器103是硬解码器。也就是说,对映解码器103被配置为从对映检测器101接收以可靠/不可靠确定形式的硬信息。在本发明的其他实施例中,可以在对映解码器103中使用软解码。例如,对映解码器103可以是置信传播解码器。在这种实施例中,对映检测器101的输出在被传递到对映解码器103之前可以被转换为软信息。
现在将参考图7至图11来描述本发明实施例的仿真结果。图7是描绘根据本发明实施例的用于对映检测的检测复杂性与信噪比(SNR)的关系的图。在图7中,根据本发明实施例的对映检测过程的检测复杂性被归一化为MMSE方案的检测复杂性。表明本发明的峰值平均复杂性仅为线性MMSE检测器的复杂性的3倍。然而,在其最大平均复杂性的SNR下,对映检测方案提供了软MMSE方案的吞吐量的2倍。
在17和21分贝(dB)之间的SNR间隔中,一些信道实现允许对映检测,而一些不允许。在该SNR体系中,由于MMSE检测将被选择用于该SNR体系内的大多数信道实现,因此对映检测器具有与线性MMSE检测器几乎相同的平均复杂性。通常,基于球面解码器的算法的复杂性在低SNR体系中指数地增加。本发明实施例可以通过标识不利的通信情况并且切换到可选检测器(例如,通过在低SNR条件下从对映检测器101切换到MMSE检测器104),来克服这种限制。在本示例中,在17dB的SNR以下,没有信道实现允许对映检测,并且因此对于所有信道实现,检测评估模块102选择MMSE检测。相反,对于高于21dB的SNR,所有信道实现都允许对映检测,并且因此当SNR高于21dB时,检测评估模块102为所有信道实现选择对映检测。
应当理解,与基于预定义的SNR阈值进行判定相反,基于为当前信道实现计算的可靠性度量来进行选择MMSE还是对映检测的判定。如上所述,对于不同的信道实现,从MMSE到对映检测的切换发生时的SNR阈值可以不同。
图8和图9示出了根据本发明实施例的分别将16-QAM对映检测器和64-QAM对映检测器与相应软-MMSE、软-LAS和硬-LAS检测器的性能进行比较的图。图8和图9中描绘的数据是从30×30多用户MIMO方案的仿真中获得的,其中,MIMO信道被建模为瑞利衰落和每个传输的分组的静态。0.75的编码率被用于648个编码的比特的分组长度,由于其长度短,所以被认为是最有挑战性的分组长度之一,而且是用于低延迟应用的最有用的分组长度之一。
在图8和图9中,将对映检测器与类似复杂性的三个基准检测/解码方案进行比较。第一种方案是LDPC编码,并且采用MMSE软检测器和置信传播信道解码器。第二种方案也是用相同的码进行LDPC编码,并且使用LAS检测器的软版本。第三种方案通常用约束长度为7的收缩[171,131](八进制)码进行编码,并且使用LAS检测算法的硬版本,后面是维特比解码器。本实施例的16-QAM对映检测器和64-QAM对映检测器是基于球面解码的检测器,其被配置为使用每周期一个受访节点的架构。出于实际原因,施加Nt个受访节点的延迟约束(或时钟周期),由于每个受访节点的最大复杂性是Nt,所以这在复杂性上施加了O(αNt 2)的上限。这里,使用α=16和β=0.025的值,尽管应当理解,这些值仅通过示例的方式来选择。
图8和图9示出了根据本发明实施例的对映检测器可实现的吞吐量如何与由三种其他检测/解码方案实现的吞吐量进行比较。这里,吞吐量被定义为:
T=Nt·log2(|Q|)·rc·(1-PER) (14)
其中,PER是分组错误率,并且rc是编码率。在20dB的SNR下,对映检测器实现了每个MIMO信道使用的82个信息比特的平均吞吐量,其大于软LAS方案的3倍的吞吐量。在相同的SNR下,对映检测器的性能比硬LAS方案高出近20倍。软MMSE方案实现了43·43比特MIMO信道使用,其大约是对映检测器的吞吐量的一半。如图9所示,对于64-QAM调制,对映检测器的吞吐量增益进一步增加。在28dB的SNR下,对映检测器的性能比软MMSE方案高出2.4倍。此外,对映检测器提供了大于软LAS方案的6倍的吞吐量,以及大于硬LAS方案的20倍的吞吐量。
图10是根据本发明实施例的将对映解码器与低密度奇偶校验(LDPC)解码器的分组错误率进行比较的图;以及
图11是根据本发明实施例的将系统吞吐量与用于对映解码器的比特错误概率的关系和系统吞吐量与用于低密度奇偶校验(LDPC)解码器的比特错误概率的关系进行比较的图。
图10和图11示出了对于仿真的对映比特序列,对映解码器的检测性能如何与LDPC解码器的检测性能进行比较。本示例的仿真的对映比特序列使用具有擦除概率0.1的修改的二进制确保信道(BEC),并且包括具有概率Pe的随机翻转的未擦除的比特。如所预期的,当增大参数τ时,对映解码器和LDPC解码器的分组错误率增大。然而,对于所有测试的分组长度和在τ的整个估计范围内,对映解码器的性能比LDPC解码器高出一个数量级。
本发明实施例对于具有(数十个流的数量级的)大量相互干扰的信息流的系统来说可能尤其有利。然而,本发明实施例不限于在这种系统中使用,并且还可以被应用于具有(数百个流的数量级的)大量相互干扰的信息流的系统,虽然具有较小的增益。与具有大量相互干扰的信息流的系统相比,具有大量流的系统对于下一代无线通信网络可能更感兴趣,因为具有数百个干扰的信息流的无线通信系统的实际实现方式当前是不可行的。因此,本发明实施例可以提供优于现有技术的检测器的优点,现有技术的检测器仅适用于具有大量相互干扰的信息流的系统,例如基于PDA的检测器,其依赖于在具有大量相互干扰的信息流的系统中发现的渐近特性,但是其不适合用在具有大量流的系统中,因为该近似不再成立。
此外,本发明实施例提供了一种用于检测和解码大量(数十个数量级的)相互干扰的信息流的可调整复杂性/延迟方法。上面已经描述了本发明实施例,其包括可以结合或单独使用的新颖检测器和解码技术。例如,本文公开的检测器和解码技术可以在发送器和/或接收器两者中使用。通常,本发明实施例可以被应用于需要找到优化(即,最小化或最大化)特定检测度量的向量解的发送器或接收器处的任何问题。例如,上述检测器和解码技术可以与用于MIMO传输波束形成的任何“球面编码”或“向量扰动”方法一起使用。
已经描述了本发明实施例,其中检测评估模块将检测到的符号分类为可靠的或不可靠的,并且还检查当前系统参数是否足以允许进行可靠的符号检测。例如,检测评估模块可以使用如上参考图3的步骤S301和S302描述的方法来对检测到的符号进行分类,并且可以确定系统参数是否允许通过应用可靠性度量来进行可靠的符号检测,如上参考图3的步骤S304和S305所描述的。
然而,在一些实施例中,检测评估模块可以仅执行这些过程中的一个过程。在一些实施例中,检测评估模块可以将检测到的符号分类为可靠的或不可靠的,而不检查系统参数是否允许进行可靠的符号检测。例如,接收装置还可以包括数据处理模块,其根据可靠的/不可靠的确定的结果来处理检测到的数据符号。在一些实施例中,数据处理模块可以是诸如以上参考图4至图6描述的解码器之类的解码器,其处理检测到的数据符号以便校正错误。可选地,在另一实施例中,检测评估模块可以检查系统参数是否允许进行可靠的符号检测,并且如果需要的话采取校正动作,而不分开地将检测到的符号分类为可靠的或不可靠的。
虽然在此已经参考附图描述了本发明的某些实施例,但是应当理解,在不偏离如所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下,许多变化和修改将是可能的。
Claims (20)
1.一种用于对在无线通信系统中传输的多个相互干扰的信息流执行符号检测的装置,所述装置包括:
第一检测器,被配置为接收包括多个相互干扰的信息流的输入信号,并且通过搜索优化问题的向量解来检测针对所述多个相互干扰的信息流中的每个信息流而传输的符号;
检测评估模块,被配置为将检测到的符号分类为可靠的或不可靠的,和/或确定当前系统条件是否允许进行可靠的符号检测,并且根据所述确定的结果来采取预定动作以提高检测可靠性;以及
数据处理模块,被配置为接收由所述第一检测器检测到的数据符号和来自所述检测评估模块的符号分类信息,所述符号分类信息指示所述检测到的数据符号中的每个数据符号被分类为可靠的还是不可靠的,
其中,所述数据处理模块还被配置为根据所述符号分类信息来处理所述检测到的数据符号。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述预定动作包括在执行后续符号检测时设置新的修剪参数和/或新的延迟限制。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其中,所述预定动作包括与所述无线通信系统中的发送器进行通信,以便改变在传输所述相互干扰的信息流中的一个或多个信息流时使用的一个或多个传输参数。
4.根据权利要求3所述的装置,其中,改变所述一个或多个传输参数包括:
减少在所述无线通信系统中使用的相互干扰的信息流的总数量;和/或
降低在所述相互干扰的信息流中的一个或多个信息流中使用的调制阶数;和/或
增加所述相互干扰的信息流中的一个或多个信息流的传输功率;和/或
改变应用于所述相互干扰的信息流中的一个或多个信息流的编码方案。
5.根据权利要求1或2所述的装置,其中,响应于所述检测到的符号被分类为不可靠的,所述装置被配置为从所述第一检测器切换到第二检测器,以对所述多个相互干扰的信息流中的所述一个信息流执行后续符号检测。
6.根据权利要求1或2所述的装置,其中,所述检测评估模块被配置为:通过计算与所述检测到的符号的检测可靠性有关的可靠性度量,并且将计算的可靠性度量与阈值进行比较,来确定所述当前系统条件是否允许进行可靠的符号检测。
7.根据权利要求6所述的装置,其中,所述检测评估模块被配置为基于由所述第一检测器在搜索所述向量解时应用的修剪参数来计算所述可靠性度量。
8.根据权利要求1或2所述的装置,其中,所述检测评估模块被配置为响应于对所述向量解的搜索超过预设延迟限制而执行所述确定。
9.根据权利要求1或2所述的装置,其中,所述检测器被配置为将所述优化问题转换为树搜索,并且针对所述向量解搜索所述树。
10.根据权利要求9所述的装置,其中,所述检测评估模块被配置为响应于对所述向量解的搜索超过预设延迟限制而执行所述确定,并且其中,所述预设延迟限制是根据在所述树搜索期间访问的节点的数量来定义的。
11.根据权利要求1或2所述的装置,其中,所述第一检测器被配置为在搜索所述向量解时应用早期截止标准,并且在找到满足所述早期截止标准的解时终止所述搜索,所述早期截止标准与候选解是正确向量解的概率有关,并且
其中,响应于所述第一检测器找到满足所述早期截止标准的解,所述检测评估模块被配置为确定所述检测到的符号是可靠的。
12.根据权利要求1或2所述的装置,还包括:
解码器,被配置为从所述检测器接收多个检测到的符号,并且将解码算法应用于所述多个检测到的符号,以从所述相互干扰的信息流中的所述一个信息流中恢复信息。
13.根据权利要求12所述的装置,其中,所述检测评估模块被配置为根据所述确定的结果,向所述解码器发信号通知所述检测到的符号中的一个或多个比特是可靠的还是不可靠的,并且
其中,对于由所述检测评估模块发信号通知为不可靠的任何比特,所述解码器被配置为尝试恢复所述不可靠的比特的正确值。
14.根据权利要求12所述的装置,其中,所述解码器被配置为尝试基于接收到的分组中的多个可靠的比特的值来恢复所述接收到的分组中的一个或多个不可靠的比特的正确值,并且所述解码器包括:
因子图构造器,被配置为构造因子图,所述因子图包括多个变量节点,每个变量节点与所述接收到的分组中的一个比特相对应,并且所述因子图还包括一个或多个校验节点,每个校验节点与奇偶校验方程相对应,每个校验节点被连接到与包括在所述奇偶校验方程中的一个或多个比特相对应的一个或多个变量节点;以及
奇偶校验单元,被配置为求解针对以下每个校验节点的所述奇偶校验方程以确定不可靠的比特的正确值:所述每个校验节点被连接到与所述不可靠的比特相对应的变量节点。
15.根据权利要求14所述的装置,其中,在确定所述不可靠的比特的正确值之后,所述奇偶校验单元被配置为计算针对以下一个或多个校验节点的所述奇偶校验方程:所述一个或多个校验节点仅被连接到与可靠的比特相对应的变量节点,并且在针对所述一个或多个校验节点的所述奇偶校验方程的计算结果与预期结果相匹配时,确定已经实现了可靠的解码结果。
16.根据权利要求15所述的装置,其中,响应于针对所述一个或多个校验节点的所述奇偶校验方程的计算结果不同于所述预期结果,所述奇偶校验单元还被配置为选择所述变量节点中与可靠的比特相对应的一个变量节点,并且通过求解针对以下校验节点的所述奇偶校验方程来确定所述可靠的比特的校正的值:所述校验节点被连接到所选变量节点。
17.根据权利要求16所述的装置,其中,所述奇偶校验单元被配置为通过选择连接到最多下述校验节点的变量节点来选择所述变量节点中的所述一个变量节点:对于所述校验节点,针对所述一个或多个校验节点的所述奇偶校验方程的计算结果不同于所述预期结果。
18.一种用于对在无线通信系统中传输的多个相互干扰的信息流执行符号检测的方法,所述方法包括:
接收包括多个相互干扰的信息流的输入信号;
通过搜索优化问题的向量解来检测针对所述多个相互干扰的信息流中的每个信息流的传输的符号;
将检测到的符号分类为可靠的或不可靠的;和/或
确定当前系统条件是否允许进行可靠的符号检测,并且根据所述确定的结果来采取预定动作以提高检测可靠性,
其中,所述方法还包括:
向数据处理模块提供符号分类信息,所述符号分类信息指示检测到的数据符号中的每个数据符号被分类为可靠的还是不可靠的;以及
在所述数据处理模块处根据所述符号分类信息来处理所述检测到的数据符号。
19.根据权利要求18所述的方法,还包括:
将解码算法应用于所述多个检测到的符号,以从所述相互干扰的信息流中的所述一个信息流中恢复信息。
20.一种计算机可读存储介质,被布置为存储计算机程序指令,所述计算机程序指令在被执行时,执行根据权利要求18或19所述的方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1712840.6 | 2017-08-10 | ||
GBGB1712840.6A GB201712840D0 (en) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | Apparatus and method for detecting mutually interfering information streams |
PCT/GB2018/052271 WO2019030531A1 (en) | 2017-08-10 | 2018-08-09 | APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING INFORMATION FLOWS WITH MUTUAL INTERFERENCE |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111480324A CN111480324A (zh) | 2020-07-31 |
CN111480324B true CN111480324B (zh) | 2023-05-02 |
Family
ID=59896069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201880064940.3A Active CN111480324B (zh) | 2017-08-10 | 2018-08-09 | 用于检测相互干扰的信息流的装置和方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US12003318B2 (zh) |
EP (1) | EP3665879A1 (zh) |
CN (1) | CN111480324B (zh) |
GB (1) | GB201712840D0 (zh) |
WO (1) | WO2019030531A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11151002B2 (en) * | 2019-04-05 | 2021-10-19 | International Business Machines Corporation | Computing with unreliable processor cores |
WO2020252792A1 (zh) * | 2019-06-21 | 2020-12-24 | 华为技术有限公司 | 一种极化码译码方法、装置、芯片、存储介质及程序产品 |
CN111865934B (zh) * | 2020-06-30 | 2022-07-15 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 一种物理层抗截获安全通信方法和系统 |
CN112799605B (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-29 | 中南大学 | 平方部分重复码构造方法、节点修复方法及容量计算方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5568400A (en) * | 1989-09-01 | 1996-10-22 | Stark; Edward W. | Multiplicative signal correction method and apparatus |
CN101056131A (zh) * | 2006-04-06 | 2007-10-17 | 三星电子株式会社 | 在多输入多输出通信系统中产生对数似然性的设备和方法 |
CN101207404A (zh) * | 2006-12-21 | 2008-06-25 | 财团法人工业技术研究院 | 最大相似度检测方法与系统 |
EP2056509A2 (en) * | 2007-11-01 | 2009-05-06 | Renesas Technology Corp. | Performance-based link adaptation techniques |
US7593492B1 (en) * | 2006-09-15 | 2009-09-22 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Combinational hybrid turbo-MUD |
CN105827354A (zh) * | 2015-01-23 | 2016-08-03 | 三星电子株式会社 | 用于干扰消除的对传输模式进行盲检测的方法和设备 |
CN106464467A (zh) * | 2014-05-07 | 2017-02-22 | 高通股份有限公司 | 非正交多址和干扰消去 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000078115A (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-14 | Mitsubishi Electric Corp | ダイバーシチ受信機 |
US7016440B1 (en) * | 2000-08-16 | 2006-03-21 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Iterative MMSE equalization-decoder soft information exchange decoding method and device |
US7181167B2 (en) * | 2001-11-21 | 2007-02-20 | Texas Instruments Incorporated | High data rate closed loop MIMO scheme combining transmit diversity and data multiplexing |
US7286604B2 (en) * | 2003-05-27 | 2007-10-23 | Aquity Llc | Carrier interferometry coding and multicarrier processing |
KR100630177B1 (ko) * | 2004-02-06 | 2006-09-29 | 삼성전자주식회사 | 최대 다이버시티 이득을 가지는 시공간 저밀도 패리티검사 부호 부호화/복호화 장치 및 방법 |
US20060018410A1 (en) * | 2004-07-26 | 2006-01-26 | Onggosanusi Eko N | Multimode detection |
RU2303330C1 (ru) * | 2006-02-13 | 2007-07-20 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Способ приема сигнала в системе связи с несколькими каналами передачи и приема |
ATE492970T1 (de) * | 2006-11-24 | 2011-01-15 | Nxp Bv | Verfahren und anordnung zum erzeugen einer softbit-information in einem empfänger eines mehrantennensystems |
US8094744B1 (en) * | 2007-04-27 | 2012-01-10 | Marvell International Ltd. | System and method of selecting a data detection technique for a multiple-input multiple-output (MIMO) system |
US20090116544A1 (en) * | 2007-11-01 | 2009-05-07 | Renesas Technology Corporation | Performance-based link adaptation techniques using throughput indicator |
US8315342B2 (en) * | 2008-10-16 | 2012-11-20 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Method and apparatus for simplified expected symbol value computation and interference cancellation in communication signal processing |
US9331763B2 (en) * | 2011-11-15 | 2016-05-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Communication system, communication method, base station apparatus, and mobile station apparatus |
US8898552B2 (en) * | 2012-04-24 | 2014-11-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Communication system with blind decoding mechanism and method of operation thereof |
US8750432B2 (en) * | 2012-07-10 | 2014-06-10 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Method and apparatus for a wireless communication receiver using serial localization with indecision |
US9191256B2 (en) * | 2012-12-03 | 2015-11-17 | Digital PowerRadio, LLC | Systems and methods for advanced iterative decoding and channel estimation of concatenated coding systems |
US9066247B2 (en) * | 2013-01-28 | 2015-06-23 | Intel Mobile Communications GmbH | Communication devices and methods for signal detection |
US20170324462A1 (en) * | 2014-11-28 | 2017-11-09 | ZTE Canada Inc. | Unified interference rejection combining |
-
2017
- 2017-08-10 GB GBGB1712840.6A patent/GB201712840D0/en not_active Ceased
-
2018
- 2018-08-09 CN CN201880064940.3A patent/CN111480324B/zh active Active
- 2018-08-09 US US16/638,091 patent/US12003318B2/en active Active
- 2018-08-09 EP EP18758692.0A patent/EP3665879A1/en active Pending
- 2018-08-09 WO PCT/GB2018/052271 patent/WO2019030531A1/en unknown
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5568400A (en) * | 1989-09-01 | 1996-10-22 | Stark; Edward W. | Multiplicative signal correction method and apparatus |
CN101056131A (zh) * | 2006-04-06 | 2007-10-17 | 三星电子株式会社 | 在多输入多输出通信系统中产生对数似然性的设备和方法 |
US7593492B1 (en) * | 2006-09-15 | 2009-09-22 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Combinational hybrid turbo-MUD |
CN101207404A (zh) * | 2006-12-21 | 2008-06-25 | 财团法人工业技术研究院 | 最大相似度检测方法与系统 |
EP2056509A2 (en) * | 2007-11-01 | 2009-05-06 | Renesas Technology Corp. | Performance-based link adaptation techniques |
CN106464467A (zh) * | 2014-05-07 | 2017-02-22 | 高通股份有限公司 | 非正交多址和干扰消去 |
CN105827354A (zh) * | 2015-01-23 | 2016-08-03 | 三星电子株式会社 | 用于干扰消除的对传输模式进行盲检测的方法和设备 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"R4-1702701";3GPP;《3GPP tsg_ran\WG4_Radio》;20170330;全文 * |
"Approximate MIMO Iterative";KONSTANTINOS NIKITOPOULOS ET AL;《IEEE》;20110413;全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB201712840D0 (en) | 2017-09-27 |
US12003318B2 (en) | 2024-06-04 |
EP3665879A1 (en) | 2020-06-17 |
CN111480324A (zh) | 2020-07-31 |
US20200177302A1 (en) | 2020-06-04 |
WO2019030531A1 (en) | 2019-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10911062B2 (en) | Apparatus and method for multilevel coding (MLC) with binary alphabet polar codes | |
CN111480324B (zh) | 用于检测相互干扰的信息流的装置和方法 | |
EP3729697B1 (en) | Decoding signals by guessing noise | |
US9467164B2 (en) | Apparatus and method for supporting polar code designs | |
Wu et al. | Blind recognition of LDPC codes over candidate set | |
US8290096B2 (en) | Radius adaptive sphere decoding with probabilistic noise constraint | |
US20210383220A1 (en) | Deep neural network ensembles for decoding error correction codes | |
KR101751497B1 (ko) | 행렬 네트워크 코딩을 사용하는 장치 및 방법 | |
KR100574306B1 (ko) | Ldpc 코드를 디코딩하기 위한 방법 및 시스템 | |
US20110138255A1 (en) | Probabilistic Learning-Based Decoding of Communication Signals | |
CN108282264A (zh) | 基于比特翻转串行消除列表算法的极化码译码方法 | |
US10797728B1 (en) | Systems and methods for diversity bit-flipping decoding of low-density parity-check codes | |
JP4253332B2 (ja) | 復号装置、方法およびプログラム | |
US10944610B2 (en) | Decoding signals by guessing noise | |
CN101091321A (zh) | 用于低密度奇偶校验码的多门限解码的固定门限和信道估计 | |
CN110995278A (zh) | 一种改进极性码串行消除列表比特翻转译码方法及系统 | |
US9009578B1 (en) | Methodology for improved bit-flipping decoder in 1-read and 2-read scenarios | |
JP2023547596A (ja) | 連結極性調整畳み込み符号を用いたデータの符号化および復号化のための方法および装置 | |
CN106254030B (zh) | 无速率Spinal码的双向编译码方法 | |
US9088327B2 (en) | Systems and methods for channel quality indicator (CQI) selection for non-deterministic receivers | |
Li et al. | A joint approach to erasure marking and Viterbi decoding for impulsive noise channels | |
CN109417432A (zh) | 数据编解码 | |
Chen et al. | Deep Learning-Based Joint Modulation and Coding Scheme Recognition for 5G New Radio Protocols | |
Doan | Low-complexity decoding of short linear block codes with machine learning | |
RU2337478C2 (ru) | Декодирование высокоизбыточных кодов с контролем четности с использованием многопорогового прохождения сообщения |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |