CN1853389B - 用于多算法检测的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种方法、装置和系统，用于根据基于预选规范从两种或更多检测算法中选出的检测算法来检测发送信号。

Description

用于多算法检测的方法和装置

背景技术

无线通信设备可包括接收通过无线通信信道传播的被发送信号的接收机。接收机可包括检测被发送信号的符号的检测器。在通过信道传播中被发送信号会受到各种类型干扰的影响而发生例如失真或破坏。干扰的类型例如可包括白噪声、邻信道干扰(ACI)或同信道干扰(CCI)。

存在使用预定义检测算法的检测器，旨在改善以白噪声干扰为特征的环境内的性能。

也存在使用预定义检测算法的多天线接收机的检测器，旨在改善以CCI为特征的环境内的性能。

使用预定义检测算法的检测器可以在(例如由于实现算法的设备的用户移动或其他用户移动引起的)动态改变的环境中提供次佳的结果。环境中相对较小的改变，例如从以CCI为特征的环境到以白噪声干扰为特征的环境，都会由于预定义检测算法对于特定干扰类型的敏感而显著影响检测器的效率。

附图说明

在说明书的结论部分具体指出并明确声明了本发明的主题。然而通过参考随后的详细描述并结合阅读附图可以最佳地理解作为组织和操作方法的本发明以及它的对象、特征和优点，所述附图包括：

图1是依照本发明某些典型实施例的通信系统的简要框图；

图2是根据本发明某些典型实施例的多算法检测器的示意框图；

图3是依照本发明某些典型实施例的计算设备的简要概念框图；

图4是根据本发明某些典型实施例的多算法检测方法的示意流程图；

图5是根据本发明某些典型实施例的双算法检测器的示意框图；

图6是根据本发明某些典型实施例的双算法检测方法的示意性流程图。

可以理解为了图示的简明，在图中示出的元件不一定按比例画出。例如为了描述清楚，某些元件的尺寸可相对于其他元件加以放大。此外，出于合适的考虑，可以重复视图中的编号用于指明对应的或类似的元件。

具体实施方式

为了能够全面理解本发明将在随后的详细描述中阐述多个指定细节。然而本领域普通技术人员应该理解无需这些具体细节也可实践本发明。在其他实例中，未对周知的方法、过程、组件和线路做出详尽描述从而防止淡化了本发明的主题。

随后的详细描述的某些部分是按照关于计算机存储器内数据位或二进制数字信号的操作的算法和符号表示而示出的。这些算法的描述和表示可以是数据处理领域内普通技术人员用来向本领域其他普通技术人员传递其工作内容的技术。

除非特别指出，否则从随后的讨论中可以显见本说明书中通篇使用的诸如“处理”、“计算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定”之类的术语涉及计算机或计算系统或者类似的电子计算设备的动作和/或过程，所述电子设备将在所述计算系统的寄存器和/或存储器内的由诸如电子的物理量表示的数据操作和/或变换成类似的在计算系统内存储器、寄存器或其他信息存储、传输或显式设备内的由物理量表示的其他数据。

应该可以理解可在多个应用中使用本发明的实施例。虽然本发明不限于这一方面，但是在此揭示的电路和技术可用于多种装置，诸如无线电系统的接收机。旨在被包括在本发明范围内的接收机例如可包括蜂窝无线电话接收机、扩频接收机、数字系统接收机等等。

旨在被包括在本发明范围内的蜂窝无线电话接收机的类型包括但不限于码分多址(CDMA)、CDMA 2000和宽带CDMA(WCDMA)蜂窝无线电话、用于接收扩频信号的接收机等等。

结合了本发明实施例各方面的设备、系统和方法还适于计算机通信网络应用，例如内联网和因特网的应用。本发明的实施例也可结合适于同计算机通信网络交互的硬件和/或软件得以实现，这些网络例如包括局域网(LAN)、广域网(WAN)或例如因特网的全球通信网络。

对图1做出参考，其中依据本发明某些实施例示意性地示出了一典型通信系统，使得第一通信设备100能够通过通信信道104与第二通信设备102通信。

虽然本发明的范围不限于这一方面，但是通信设备100和102可以包括计算机的无线调制解调器而通信信道104可以是WAN或LAN的一部分。例如，该系统可以是无线LAN(WLAN)系统。可选地是，虽然本发明的范围不限于这一方面，但是图1中示出的通信系统可以是蜂窝通信系统的一部分，其中通信设备100和102可以一个是基站而另一个是移动站，或者两个通信设备100和102都是移动站、寻呼机通信系统、个人数字助理(PDA)和服务器等等。在此情况下，虽然本发明的范围不限于这一方面，通信设备100可以包括射频(RF)天线101，而通信设备102可包括m个RF天线阵列111，这在本领域内已知。虽然本发明的范围不限于这一方面，但是用于天线101和/或天线111的天线类型包括但不限于室内天线、偶极天线、全向天线、单极天线、端部馈电天线、圆极化天线、微波传输带天线、分集式天线等等。在根据本发明某些实施例的蜂窝无线通信系统的情况下，图1所示的通信系统可以是第三代合作伙伴计划(3GPP)，诸如频域双工(FDD)、全球移动通信系统(GSM)、宽带码分多址(WCDMA)蜂窝系统等等。

通信设备100可以包括发送信号的发射机106，这是本领域内已知的。通信设备102可以包括含有如下将详述的多算法检测器130的接收机120。接收机120还可以包括m个RF到基带(BB)转换器115的阵列用于将由天线111接收的RF信号转换成m个BB信号208，而这些都是本领域内已知的。

在某些实施例中，例如可以使用分开和/或集成的单元，诸如使用发射机-接收机或收发机来实现接收机120和发射机106。

图2示意性地示出了根据本发明某些典型实施例的多算法检测器200的框图。

根据本发明的某些实施例如下所述，检测器200适于根据基于预选规范从两种或更多检测算法中选出的检测算法来检测被发送信号。

根据本发明的某些实施例，检测器200接收m个输入信号208。检测器200可包括带有n个子检测器205的阵列204，其中n至少为2，并且n可以与m相等或不同。子检测器205可具有与m个信号208中的至少部分相关联的输入。子检测器205的至少部分在被激活时能够检测被发送信号，并且如下所述提供包括了根据预选检测算法的被检测信号表示的输出信号213。预选检测算法可以包括本领域内已知的任何检测算法，例如最小均方误差(MMSE)算法或最大似然序列评估(MLSE)算法，例如在Yellin Daniel等人的美国专利申请20030123583中描述的算法。可将子检测器205的输出信号213提供给控制器202。

根据本发明的某些实施例，控制器202如下所述适于根据预选规范来控制检测器200的输出210。控制器202可以接收对应于m个输入信号208的至少部分的输入。控制器也可接收对应于来自子检测器205的n个被检测信号213中的一个或多个的输入。在某些实施例中，控制器202可包括计算如下所述对应于信号208和信号213的值，即例如信噪比(SNR)、对数似然定量(LLR)或均方误差(MSE)的质量度量(QM)的计算器230。控制器202还包括用于存储由计算器230算出值的至少部分的存储器单元231。控制器202还包括如下所述检测两个或更多值中最大值的最大值检测器232。最大值检测器232可包括本领域内已知的任何最大值检测算法。控制器202如下所述还包括能够控制至少部分子检测器205的激活的控制单元234。控制单元234还可通过控制信号216来控制选择器206的操作，以如下所述将所选子检测器205的输出连接至输出210。选择器206可以包括将所选子检测器的输出连接至输出210的任何电路和/或软件。例如，选择器206可包括本领域内已知的切换设备。

根据本发明的某些实施例，控制器202能够使用一个或多个控制信号214分别控制一个或多个子检测器205的激活。

根据本发明的某些实施例，控制器202能够例如下述在控制器202处于“性能”工作模式下时，基本同时激活一个或多个子检测器205。

根据本发明的其他实施例，控制器202能够例如下述在控制器202处于“电源”工作模式下时，顺序激活一个或多个子检测器205。

也对图3做出参考，其中概念性地示出了依照本发明某些典型实施例执行功能的计算设备或单元300。

根据本发明的某些实施例，控制器202、计算器230、最大值检测器232、控制单元234和/或一个或多个子检测器205中的一个或多个可以在类似于单元300的一单元或多个单元内实现，该单元可包括计算单元310以及与计算单元310耦合的存储器320。虽然本发明的范围不限于这一方面，但是计算单元310可以包括专用集成电路(ASIC)、精简指令集电路(RISC)、数字信号处理器(DSP)或中央处理单元(CPU)。用于实现在此描述的至少部分功能的计算单元310的具体类型和单元的具体数目是依赖于具体实现和/或设计要求的。能够让计算单元执行根据本发明实施例的方法的指令可存储于存储器320内。

可计算例如SNR、LLR、MSE的QM或者本领域中公知的其他任何合的QM，用于子检测器(例如子检测器205中的一个)提供的由y表示的被检测信号。根据本发明的实施例，算出的QM可用于评价提供该被检测信号的子检测器的性能，例如更精确算出的QM可以表示更高的检测效率。QM可以根据例如子检测器使用的检测算法的检测器相关性质而变化，和/或根据例如环境噪声性质的非检测器相关性质而变化。可以使用本领域内已知的各种计算方法来计算所述QM。例如，可根据本领域内已知的预解码方法或后解码方法来计算所述QM。例如，可以根据如下SNR相关方程来计算所述QM：

$\mathrm{QM}=\underset{i=l}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\hat{h}}_c\left(i\right)\right|}^2/\left(\frac{1}{N_2-N_1+1}\underset{j=N_1}{\overset{N_2}{\mathrm{\Σ}}}{|y\left(j\right)-{\hat{h}}_c\left(j\right)\⊗\mathrm{TSC}\left(j\right)|}^2\right)---\left(1\right)$

其中y(i)表示被检测信号y的第i个符号，l表示每个信号的符号数，

表示对应于y的第i个符号的信道评估抽头，TSC(j)表示训练序列码(TSC)的第j个符号，N₁和N₂分别表示该TSC的第一和最后一个索引，而这在本领域内是已知的。若要使用预解码方法，则N₁和N₂可以分别是1和26，而若要使用后解码方法，则N₁和N₂可以分别是1和148。

也对图4做出参考，其中根据本发明的某些典型实施例示意性地示出了可由多算法检测器(例如检测器200)实现的多算法检测方法的流程图。

根据本发明的典型实施例，本方法包括选择工作模式，例如框402处示出的“性能”工作模式或“电源”工作模式。根据本发明的某些实施例，如果选择性能模式，则用于选择检测算法的规范将如下所述涉及最高(例如最大)质量的值(例如QM)。如果选择电源模式，则用于选择检测算法的规范将如下所述涉及预选的最小质量的值(例如QM)。

根据某些实施例，例如可由用户手动选择工作模式。根据其他实施例，可自动选择工作模式，例如通过控制器202。例如，控制单元234能够根据为检测器200提供电能的电源(例如电池组)能量水平而在两个工作模式间做出选择。

如果在框402处选择了性能工作模式，就如框418处所示基本同时地激活子检测器205的至少部分。例如控制单元234例如可以通过信号214激活子检测器205的至少部分。

如框420处所示并根据本发明的某些实施例，例如可由计算器230使用方程式1来计算对应于被激活子检测器205输出的QM。由计算器230算出的QM可以存储在存储器231内。

如框422处所示，例如可由最大值检测器232检测到算出QM中的最高QM，并且例如可由控制单元234选出对应于该最高QM的子检测器。

如框424处所示，检测器的输出可被连接至所选子检测器的输出。例如，可由控制信号216控制选择器(例如选择器206)用以将输出210连接至所选子检测器的输出。

如果在框402处选择了电源工作模式，就根据预定激活序列可由例如控制单元234顺序激活一个或多个子检测器。例如框404处所示，可以根据激活序列激活第一子检测器。根据本发明的一个典型实施例，可以根据(例如对应于先前检测到信号的)子检测器的评估性能值而预先确定该激活序列。根据本发明的另一个典型实施例，可以根据子检测器的稳健性水平，例如可以根据其中所述子检测器适于工作的环境类型和/或数量，而预先确定该激活序列。

如框406处所示并根据本发明的某些实施例，例如可由计算器230使用方程式1来计算对应于活动子检测器输出的QM。

如框408处所示，例如可由控制单元234比较该活动子检测器的QM和预设最低质量值。可以根据具体实现来预设该最低质量值。例如在GSM网络中，可以实现对应于20dB SNR的、值为100的最低质量值。

如框410处所示，如果对应于该活动子检测器的QM等于或大于该最低质量值，就例如可由控制器202选择该活动子检测器。如上所述，所述检测器的输出可与所选子检测器的输出相关联(框424)。

如框412处所示，如果对应于该活动子检测器的QM小于该最低质量值，就可在存储器(例如存储器231)内存储该QM。本方法可包括确定当前被激活的子检测器是否是最后的子检测器，即是否已为所有其他的子检测器计算过QM。为实现上述方法步骤，就可通过本领域已知的一计数器(未示出)来计数执行的QM计算数量来实现。根据此实例，当该计数器的值等于阵列204中子检测器205的数目时，控制单元234就可确定当前被激活的子检测器是预定序列内要激活的最后一个子检测器。

如果确定当前被激活的子检测器是预定序列内要激活的最后一个子检测器，就可例如通过最大值检测器202，检测存储在存储器内算出QM中的最高QM。如框422所示，可例如通过控制单元234选择对应于所述最大QM的子检测器。

这样，根据某些实施例，在电源工作模式下对应于所选子检测器的QM可以低于所述最低质量值，但是要高于对应于阵列204中其他子检测器205的QM。

如框416所示，如果确定当前被激活的子检测器不是最后一个子检测器，所述活动子检测器就可存储由该活动子检测器算出值的至少部分(例如y(i)和/或

所述活动子检测器被例如控制单元234解除激活，而且根据激活序列可通过例如控制单元234激活下一个子检测器205。如上所述，例如可由计算器230计算对应于新近被激活检测器的QM(框406)。

对图5做出参考，其中示意性地示出了根据本发明某些典型实施例的双算法检测器500的框图。

根据本发明的某些典型实施例，检测器500可以接收来自第一RF至BB转换器517的第一输入信号518以及来自第二RF至BB转换器520的第二输入信号519。检测器500可以包括本领域内已知的双输入单输出(DISO)MLSE检测器504、DISO MMSE检测器506以及DISO选择器508。MLSE检测器504在白噪声环境内有效，而MMSE检测器506在由一个或多个干扰源主导的干扰环境中有效。检测器500还包括如下将详述的根据预定规范控制检测器500输出524的控制器502。

控制器502可包括计算器530，用以计算对应于检测器504输出或对应于检测器506输出的QM。例如，计算器534可以执行方程式1来计算所述QM。控制器502还包括存储器单元531，用以存储由计算器230算出值的至少部分。控制器502还包括如上所述的最大值检测器532。检测器502还包括控制单元534，用以如下所述控制检测器504和506中至少一个的激活。单元534可通过例如控制信号510控制选择器506，用以如下所述将输出524连接至检测器504和506之一的输出。

也对图6做出参考，其中示意性地示出了根据本发明某些典型实施例可由检测器500实现的的双算法检测方法的流程图。

根据本发明的某些典型实施例，如框602处所指示地选择了工作模式，例如性能工作模式或电源工作模式。根据某些实施例，例如可由用户手动选择工作模式。根据其他实施例，例如可由控制单元534自动选择工作模式。例如，控制单元534能够根据为检测器500提供电能的电源(例如电池组)能量水平而在两个工作模式间做出选择。

如果在框602处选择了性能工作模式，就如框618处所示，控制单元534例如可以分别通过信号514和516基本同时地激活检测器504和506。

如框620处所示并根据本发明的某些实施例，计算器530计算分别对应于检测器504和506的输出544和546的两个QM。由计算器530算出的QM可以存储在存储器531内。

如框622处所示，最大值检测器532可检测出分别对应于检测器504和506的所述QM中的最高QM。控制单元534从检测器504和506中选出对应于该最高QM的检测器。

如框624处所示，控制单元534例如通过控制信号510控制选择器508的操作，用以将输出524连接至所选检测器的输出。

如果在框602处选择了电源工作模式，就由控制单元534激活检测器504和506中的一个，例如如上所述，被激活的检测器可以是预定的。例如如框604处所示，由信号514激活检测器504。

如框606处所示并根据本发明的某些实施例，计算器530例如可根据方程式1来计算对应于激活检测器(例如检测器504)输出的QM。

如框608处所示，控制单元534比较该激活检测器(例如检测器504)的QM和预设最低质量值。可以根据检测器500具体实现(例如以上参考框408所述)来预设该最低质量值。

如框610处所示，如果该活动检测器(例如检测器504)的QM等于或大于该最低质量值，则控制单元534就选择该活动检测器(例如检测器504)。如框624处所示，控制单元534例如就可使用控制信号510来控制选择器508，用以将输出524与所选检测器的输出相关联。

如框612处所示，如果对应于活动检测器(例如检测器504)的QM小于该最低质量值，控制单元534就在存储器531内存储对应于该活动检测器的QM。控制单元534例如还可通过信号516来激活不活动的检测器，例如检测器506。

如框614所示，计算器530根据方程式1计算对应于检测器506输出的QM。如框622所示，最大值检测器532可以检测分别对应于检测器504和506的算出QM的最高QM。

本领域普通技术人员应该认识到，在可比工作条件下与现有检测器的检测能力相比，上述的多算法检测器具有显著改善的在变化环境中检测的能力。例如本领域内已知的空间干扰对消(SIC)检测法在来自与被检测信号不同位置的一干扰源主导的干扰环境中具有相对最优的性能。然而该SIC方法在位于不同位置的多个干扰源的干扰环境中就可能仅具有相对次佳的性能。根据本发明实施例的多算法检测器通过利用多种多天线检测算法，能在不同的环境类型(例如上述环境)中都提供相对最佳的性能。

本发明的实施例适于具体实现或取决于具体设计要求，可由软件、硬件或软件和/或硬件的任何组合来实现。本发明的实施例可以包括可以相互完全或部分地分开或组合的单元和子单元，并且可使用本领域内已知的具体多用或通用处理器或设备来实现。本发明的某些典型实施例包括缓冲器、寄存器、存储单元和/或存储器单元，用以临时或长期存储数据和/或为了方便具体实施例的操作。

虽然在此示出并描述了本发明的特定特性，但本领域普通技术人员可以认识到许多修改、代替、改变和等效。因此可以理解所附权利要求旨在覆盖所有这些位于本发明精神范围内的修改和改变。

Claims (23)

1.一种用于多算法检测的装置，包括：

多算法检测器，它根据基于预选规范从两种或更多检测算法中选出的检测算法来检测接收到的信号，

其中，所述检测器包括根据所述两种或更多检测算法分别检测接收到的信号的两个或更多的子检测器以及根据所述子检测器的输出来控制所述检测算法的选择的控制器，

其中所述控制器包括计算对应于一个或多个所述子检测器的质量度量的计算器。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器能够控制对两个或更多子控制器中的一个或多个的激活。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制器能够同时激活两个或更多子控制器中的至少部分。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制器能够根据预定序列顺序激活所述两个或更多子检测器中的至少部分。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述质量度量包括从信噪比、对数似然比和均方误差中选出的质量度量。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器包括检测分别对应于两个或更多所述子检测器的两个或更多质量度量中的最高质量度量的最大值检测器。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，它具有电源工作模式，所述规范涉及一预设的最低质量值。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，它具有性能工作模式，所述规范涉及对应于所述检测算法的两个或更多质量度量中的最高质量度量。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测算法中的一种或多种包括最小均方误差算法。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测算法中的一种或多种包括最大似然序列评估算法。

11.一种无线通信设备，包括：

能够发送和接收信号的收发机；

多算法检测器，它根据基于预选规范从两种或更多检测算法中选出的检测算法来检测接收到的信号，

其中，所述检测器包括根据所述两种或更多检测算法分别检测所述接收到的信号的两个或更多的子检测器以及根据所述子检测器的输出来控制所述检测算法的选择的控制器，

其中所述控制器包括计算对应于一个或多个所述子检测器的质量度量的计算器。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述质量度量包括从信噪比、对数似然比和均方误差中选出的质量度量。

13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述控制器包括检测分别对应于两个或更多所述子检测器的两个或更多质量度量中的最高质量度量的最大值检测器。

14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，它具有电源工作模式，所述规范涉及一预设的最低质量值。

15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，它具有性能工作模式，所述规范涉及对应于所述检测算法的两个或更多质量度量中的最高质量度量。

16.一种用于多算法检测的方法，包括：

计算分别对应于两个或更多信号检测算法的两个或更多的质量度量；以及

从所述两个或更多信号检测算法中选择对应于所述算出的度量中最高质量度量的信号检测算法。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，它包括根据预定序列顺序计算对应于所述两个或更多信号检测算法的质量度量，所述被选信号检测算法对应于其值高于预设最低质量值的算出的质量度量。

18.一种通信系统，包括：

通过通信信道发送信号的第一通信设备；以及

接收所述信号的第二通信设备，所述第二通信设备包括根据基于预选规范从两种或更多检测算法中选出的检测算法来检测接收到的信号的多算法检测器，

其中，所述检测器包括根据所述两种或更多检测算法分别检测所述接收到的信号的两个或更多的子检测器以及根据所述子检测器的输出来控制所述检测算法的选择的控制器，

其中所述控制器包括计算对应于一个或多个所述子检测器的质量度量的计算器。

19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述控制器能够控制对两个或更多子控制器中的一个或多个的激活。

20.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述质量度量包括从信噪比、对数似然比和均方误差中选出的质量度量。

21.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述控制器包括检测分别对应于两个或更多所述子检测器的两个或更多质量度量中的最高质量度量的最大值检测器。

22.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述检测算法中的一种或多种包括最小均方误差算法。

23.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述检测算法中的一种或多种包括最大似然序列计估算法。

Images