讯号侦测方法及使用该方法的接收装置的制作方法

专利名称：讯号侦测方法及使用该方法的接收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种讯号侦测方法及使用该方法的接收装置。
背景技术：
在通讯领域中，例如多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)系统或码分多址_正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Code Division Multiple Access, 0F画-C薩)系统，经常会 面临到一个讯号侦测的问题，即根据收到的接收讯号向量少=版+ "来侦测 传送的传送讯号向量^为何？
其中通道矩阵及噪声向量"的统计特性(如高斯白噪声)为已知，且传 送讯号向量^的元素皆为以正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation, QAM)调制而成的符号。理论上，可以达到最小错误率的侦测方 法为最大可能'I"生侦观'J;去(Maximum Likelihood Detection, ML detection), 但其复杂度会随着传送讯号向量x的维度及调制尺寸大小的增加呈指数速度
的增加，这对于实际的讯号通讯系统而言是不可行的。
相反的， 一些低复杂度的侦测方法，如迫零(Zero Forcing)侦测法或 晶格基底化简侦测法(Lenstra-Lenstra-Lov4sz, LLL),虽然可以实用在实 际的系统，但其侦测性能仍然太差。
以晶格基底化简侦测法(LLL)为例，此侦测法最早是从数学的领域中发 展出来的，其内容及目的如下
已知通道矩阵"""，…'^J，其中"'为其行向量的个数，则^'…， i称为 此晶格(lattice)的一组基底(basis),此侦测法的目的在于找出能够展开
此晶格的另一组基底^，…，""，且希望此组新的基底向量越短而且越正交 (orthogonal)越好，且此侦测法的精神及运作过程就是4吏用Gram-Schmidt orthogonal ization process ( GS0) 。 jt匕侦测法的4为石马^口下所示i=2
while (i S n,)
hi = hi _ 「pw」h卜,，update GSO
if (|qi +mMq,-1|2 <S||qi-,|2)
swap h"， and , update GSO i=i-l
else
for j=i-2 to 1
hi =h, -「jA.g」hj, update GSO
end i=i+l
end
end
其中，
GSO: [h,,h2,.."hn
1
=[qi,q2"."qn,] &,，
i
1^3,2
1
，n,,l (V2 … 1.
而此侦测法有几个技术难题
1 .此侦测法的运作复杂度是跟 一 开始的输入基底、,...,、}有关
的，且是專交不确定的(nondetermini s t ic )。 这点只十于实际上的石更 件实现而言是较为棘手的，而无法预知的讯号处理复杂度通常会让 硬件设计变得更加困难。
2.虽然此侦测法希望最后输出的^能梦展开同 一 个晶格 (lattice)的另 一组更为正交的基底&， ，、}，但是根据其侦测法 的过程及结果来看，是较无法保证最后输出结果的特性的。因为它 没有使用任何参数来当作衡量正交性的性能指数(performance index )。
因此，如何发展出一套有效率且可实现的讯号侦测方法，使其 应用于讯号通讯系统中，达到讯号侦测的错误率的效能改善逐渐成 为重要的课题。

发明内容
根据本发明的一实施例，提出一种讯号侦测方法。此方法包括 下列步骤。透过多个信道接收一接收讯号向量>\接收讯号向量>'对 应到至少多个通道之一所传送的一传送讯号向量、决定一通道矩 阵//，通道矩阵//代表至少前述多个通道之一。选择一分解矩阵D，
D为可逆，使得通道矩阵//为= i 为一对应通道矩阵。决定 分解矩阵"以使 一 信号估测误差期望值变小。根据对应通道矩阵#
及分解矩阵"来对接收讯号向量y进行侦测以估测传送讯号向量x 。
根据本发明的另一实施例，提出接收装置，包括一接收单元、 一信道估测单元、 一处理单元、及一讯号估测单元。接收单元，用 以透过多个信道接收一接收讯号向量^，接收讯号向量少对应到至 少多个通道之一所传送的一传送讯号向量、信道估测单元用以决 定一信道矩阵//,通道矩阵a代表至少前述多个通道之一。处理单
元用以选择一分解矩阵D， D为可逆，使得通道矩阵//为// = #D, A
为一对应通道矩阵，并决定分解矩阵D以使一信号估测误差期望值
变小。讯号估测单元，用以根据对应信道矩阵A及分解矩阵D来对 接收讯号向量y进行侦测以估测传送讯号向量^ 。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举若干示范实施
例，并配合附图，作详细i兌明如下。


图1绘示使用本发明的接收装置140的讯号通讯系统100的一 示范实施例的示意图。
图2绘示一种应用信道分解以侦测讯号之示意图。
图3A~ 3B绘示依据本发明技术的第一示范实施例的寻找分解 矩阵的步骤流程示意图。
图4 ~ 5D绘示依据本发明技术的第一示范实施例的侦测方法与 传统的晶格基底化简侦测法(LLL)在相同的通道下(以"'=",4为 例)，分解过程中每一次分解向量更新后所得的中间讯号向量z的均 方误差(MSE)总和，随着更新次数的变化曲线图。
图6绘示依据本发明技术的第 一 示范实施例的侦测方法与传统的晶格基底化简侦测法(LLL)在通道分解后，侦测中间讯号向量z
的均方i吴差(MSE )只于4言p喿比(s igna 1 to noise power ratio)的变 化曲线图。
图7绘示依据本发明技术的第 一 示范实施例的侦测方法与传统 的晶格基底化简侦测法(LLL)在信道分解后，位错误率性能对讯 号噪声比的关系曲线图。
图8绘示依据本发明技术的第二示范实施例的寻找分解矩阵的 步骤流程示意图。
图9绘示为依据本发明技术示范实施例的一接收装置的示意图。
图10绘示为依据本发明技术示范实施例的一讯号侦测方法的 流程示意图。
主要组件符号说明
100讯号通讯系统
110输出天线
120输入天线
130通道
140接收装置
202侦测单元
902接收单元
904信道估测单元
906 处理单元
908:讯号估测单元
//:通道矩阵
噪声向量
x :传送讯号向量
:v:才妻收ifl号向量
D:分解矩阵
中间讯号向量
oM,:共变异数矩阵i : 对应通道矩阵G、 G
侦测矩阵
S101 S110、 S1061 S1 06 3 、 1 002 — 1 01 0: ifl号侦测方法
流程步骤
具体实施例方式
请参照图1，其绘示使用本发明的接收装置140的讯号通讯系 统100的一示范实施例的示意图。讯号通讯系统100包括多个信道 13 0、数个输出天线110、数个输入天线12 0及一接收装置14 0。通 道1 30例如是多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, ■0 )通道或码分多址-正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Mu11ip1 exing-Code .Division Multiple Access, OFDM-CDMA )通道。在本实施例中，通道130以多输入多输出(MIMO ) 通道为例做说明。输出天线110输出 一传送讯号向量x。输入天线 120透过多个信道130接收一接收讯号向量V。接收讯号向量y对应 到至少多个通道13 0之一所传送的传送讯号向量x。接收讯号向量少 与传送讯号向量^的关系例如为y = //x + "， ^为一通道矩阵，"为一 噪声向量。通道矩阵^代表至少前述多个通道130之一。其中假设 信道130为频率平坦瑞利衰减信道(frequency flat Rayleigh fading channel), 口桑声向量"的元素4皮ot匕为线'〖生3虫立(Identical Independent Distribution, I. I. D.)的复数高斯随机变量，且噪 声向量"的各元素的平均为零。且传送讯号向量"的元素为QAM的 付"T 。
一般而言，接收讯号向量x的较佳侦测方法可为最大可能性侦 测法，即
亦即，只t才妄4欠"ifl号向量少进4亍侦测(detect),以j古测(estimate) 传送讯号向量^所得到的估测值；为QAM符号的集合Q中，使>^-历 的距离平方为最小值的QAM符号。
其中，)=7^1， = M (集合Q具有M个符号，M为正整数)，且<formula>formula see original document page 12</formula>
其中第(l)式以M-ary QAM为例。才艮据第(1)式，最佳可能性侦测法的 复杂度会随着x或Q的大小增加而呈指数速度的增加。
请参照图2,其绘示一种应用信道分解以侦测讯号的示意图。 为了降低上述最大可能性侦测法的复杂度，提出一种以信道分解为 基础的讯号侦测方法。其中，先将通道矩阵/Z作分解，即// = ^0。 其中，^为对应通道矩阵，D为分解矩阵。然后在接收装置中先做 讯号z-Dx的侦测(由图2中的侦测单元2 02来#1行)，以产生侦测 结果树。其中，z为中间讯号向量。也就是说，此方法先视A为等 效通道，然后再将侦测结果树经过D-'的转换后，再做一次侦测即 得到传送讯号向量x的估计值、
从图2中可以得知，不同的通道分解结果(// = #D )势必会影 响最后讯号侦测的错误率与侦测性能，是以发展出 一 套有效率且可 实现的讯号侦测法，使其应用在上述的讯号通讯系统100中，达到 讯号侦测的错误率的改善。
请参照图10，其绘示为依据本发明技术的一示范实施例的一种 讯号侦测方法的流程示意图。此方法包括下列步骤。于步骤1002 中，透过多个信道接收一接收讯号向量y,接收讯号向量y对应至 多个通道之一所传送的一传送讯号向量"。于步骤1 004中，决定一 通道矩阵W，通道矩阵/Z代表至少前述多个通道之一。于步骤1006 中，选择一分解矩阵D， D为可逆，使得通道矩阵//为= /7为 一对应通道矩阵。于步骤1 008中，决定分解矩阵D以使一信号估 测误差期望值变小。于步骤1010中，根据对应通道矩阵A及分解 矩阵"来对接收讯号向量少进行侦测以估测传送讯号向量x 。
请参照图9,其绘示为依据本发明技术的一示范实施例的接收 装置的示意图。上述的接收装置包括一接收单元9 02 、 一信道估测 单元904， 一处理单元906，及一讯号估测单元90S。接收单元902 用以透过多个信道接收接收讯号向量少。信道估测单元9(H用以决 定一信道矩阵H。处理单元9 06用以选择分解矩阵D，并决定分解 矩阵D以使一信号估测误差期望值变小。而讯号估测单元9 08则是
用以根据对应通道矩阵i 及分解矩阵D来对接收讯号向量y进行侦
观'以、4古观'J (e s t ima t e) 4专送ifl号向量x 。进一步而言，在已给定的一通道分解结果下，如// = #1)，前 述的讯号模型y-历+ "可以改写成下式
"报+"二^Dc+w二A+w........................... (2)
其中，定义一中间讯号向量^"x。
然后，决定一侦测矩阵G,并根据侦测矩阵G与接收讯号向量
少的运算^决定 一 待测讯号向量？，待测讯号向量？用以决定中间讯 号向量z的估测值卜以估测传送讯号向量x的估测值；，且其中信 号估测误差期望值是与待测讯号向量？和中间讯号向量z的一误差 的一期望值相关。
举例来说，进行运算Gy后，根据式(2)将得到G^ = G#Z + G"。如 果侦测矩阵G等于A-'，则可容易地得到Gy = z + G"。如此，可使多个 QAM符号中，最接近^的符号作为中间讯号向量z的估测值"进而 根据x:D、得到传送讯号向量x的估测值、然而，当侦测矩阵G等 于^-'时，却会使得噪声的影响增大(亦即。'"的值过大)，故不容易
得到正确的估测值卜因此，可以通过选择其它更合适的侦测矩阵 G，以减低噪声于估测时的影响。
兹定义上述的待测讯号向量？等于，并定义上述的信号估
测误差期望值等于1& —《(=P —《)的期望值。再者，可令侦测矩阵G 为能得到最小均方误差(Minimum Mean Square Error, MMSE )的
信号估测误差期望值的侦测矩阵Gw ，来对中间讯号向量z进行估测。
由现有的通讯理论可以推得上述的侦测矩阵G"，'为
//"......... (3)
G滅舰=arg m>五llGy 一 z"2
其中，+ ""， //"为的通道矩阵/Z的转置矩阵
(7
(Hermit ian Matrix )， 2为噪声向量"的变异数，cr〗为传送讯号向 量x的变异数，n,为传送讯号向量;c的元素数目，/,,,为",x",的单位矩阵。
然后求此侦测矩阵G,》:所造成的误差向量G,'^ — Z的共变异
凄t头巨卩车^Mw幼'
①證=E[(G匿少-zXG歸J _ ]= 一
/^=歸"(4)j = cr
其中第一中间矩阵 '人 《"？例如为一转置
(Hermi t ian )方阵。
从第(4)式中得知中间讯号向量z的各元素的均方误差(Mean Square Error ， MSE )即为对应的共变异数矩阵0謝促的对角线元素， 其跟分解矩阵"有关。也就是说，通道矩阵H的分解结果会决定中 间讯号向量z的均方误差。此外，在侦测中间讯号向量z时，是以 简单的取整数运算(rounding operat ion )来实现，故在侦测时的 最小距离(即为l)固定的情况下，最小化侦测时的均方误差会是增 进错误率性能的主要方针。
于上述的决定分解矩阵"的步骤中，可藉由使共变异数矩阵 ①緣股=的对角线元素和为变小来改变D 。其中第 一 中间矩阵^
并不限于只能使用式(4)所定义的第 一 中间矩阵^ 。只要第 一 中间 矩阵j为与该通道矩阵7/及一信噪比相关即可。此时，信号估测误
差期望值为共变异数矩阵° w对角线元素之和。
至于如何寻找最佳的分解矩阵Z),以最小化均方误差 在此以二个实施例说明如下。
第 一 示范实施例
才艮据以上的叙述，可以明确的说明本发明在已知通道矩阵^ 、 ^及。"2的条件下(即」已知)，找出一个适合的分解矩阵D。在通道 分解结果为H = #D的情况下，如何使共变异数矩阵0w = D^D"的对 角线元素总和越小越好，即"^Va^)越小越好。其中'+)表示方阵的 对角线元素总和。但是，因为分解矩阵D是中间讯号向量z跟输出 讯号"'司的转换桥梁(即^Dx),所以分解矩阵D要是可逆的 (invertible)。此外，为了简化侦测中间讯号向量z的复杂度，本 实施例專交^f圭i也以简单的取整凄史运算(rounding operation )来实i见 之，分解矩阵"的元素较佳地均为整数。
举例来说，本实施例一开始设定分解矩阵D = /",，然后从第一列 到最后一列(即第"'列)以一次更新一列的方式递归更新分解矩阵D的每一列，直到"'列都更新完就称为一个轮回(iteration)。
每个專仑回结束后再才艮4居4亭止准贝'J ( stopping criterion )决定
是要进入下一个轮回或终止此侦测方法。以下先说明 一次轮回中的
侦测步骤，停止准则说明于后。
接下来以更新第^列为例，其它列的更新则仿照此原则。第(4 )
式可以重写成下式
<formula>formula see original document page 16</formula>
则共变异数矩阵①M,的第^个对角线元素即代表侦测中间讯号
向量z的第^个元素^时的均方误差薦^，其中* = 1""'"',且可表示成
<formula>formula see original document page 16</formula>
其中，《"代表分解矩阵D的第A列元素所形成的向量。从第(6 ) 式中可以得知在已知j的情况下，侦测中间讯号向量z的第A个元素
^时的均方误差只跟分解矩阵D的第A:列元素(即"W)有关，所以
在此阶段更新"["仅会影响慰^ ,而不会变动到其它附&，t * * 。
更新分解矩阵D的方法例如藉由使分解矩阵D的某 一 列的列向
量改变为其它列向量的线性组合与上述某一列的列向量之和来达 成。举例来说，可透过以下第(7)式进行更新分解矩阵D:
<formula>formula see original document page 16</formula>
其中""…，""'，""i'…，"",为接下来要找的参数。根据第(6)式， 更新过后的均方误差为<formula>formula see original document page 16</formula>，且5 = ZX4Z)H
(8)
<formula>formula see original document page 16</formula>
则矩阵B可以被分割成所以第(8 )式可以重写成
B, B，
B2 B，
B,
B2 B，
a,
a，
=I a' a，
B13a!+ 「《「 af 1X2+ 「B7' B7 J
B31B33a2L i2 _lB32L 2'3_l<x2
+ B，
二a化，，a + a"C，， +C,，a + C,
其中《 =
A,、/
、c22 ='、c21 = 2A,2 ， i
............(10)
、c^k, zy且
= A，2 0
接下再对第(10)式中的"微分，令其等于零后得解为
"印，=
所以
"l丰
"2，
1《。》....................................(12)
由于第(11 )式中所求得的6^未必会刚好是整数值，所以第(12 )
式中《;i的元素未必位是整数，为简化计算，可进一步地在所求得 的a。p,附近作局部整数,#、的搜寻，以使分解矩阵D的元素为整数。
最后真正欲更新的a^可以如下第(13)式来取得
。aET。L 厂
1
CU，
且
其中，甲"为最接近于[ 」,的数个整数点的集合，其中
t 。4,7'=-1表示向量 ,的第个元素。
根据数值结果，集合A，'的元素个数超过两个后并不会在性能
上获得明显的提升，故使用 一个平衡。这样就可以求得
便能够在性能与复杂度间取得
17
5 =
A脂"
D一f
51,
仏
51,
(9)
卢T《1
(《卞1 (《卞Jd.............................. (14)
...................................(15)
=《南1
最后如果薦《—〈慰q则更新"W,即《:广"fi;否则不变动"["。
根据以上描述，依序所有列均更新完毕，则完成一次轮回。上
述的停止准则为
若一次轮回中所有列均没有更新；或者
轮回的次数已经达至ij预先设定的轮回数，则终止此侦测程 序。并输出最后更新的分解矩阵"。
请参照表一，上述的侦测方法的部份伪码(pseudo code):
Input: Channel matrix H, cr，， cr,;, and D = I , TV,: the number of iteration. Output: D : An invertible complex-integer matrix.
,'=0
2: while (i < ) do 3 :for A = 1 to , do
4:
6
7
8
9
10 1 1
12
13
14
15
=-C;:2C2I , and a— = argm^[a「] B
u[u —
if < 歸q )， then
D， and
:w =《]a
d —'
d〖。，聽* =謂:—
end if end for
if (no update for all A: = 1 to ", ), then
/ = else
/ = / + 1 end if end while
表一
请参照图3A~ 3B,其绘示本实施例的寻找分解矩阵的步骤流程 示意图。
首先，在步骤S101中，设定j = ct 2 騰* =《* 。
，/ = 0 ， ， d = / ，接着，在步骤S102中，判断z'是否小于^ (也就是判断轮回的
次数是否小于^)。若,'不大于^则进入步骤S103;若''小于^则进 入步骤S104。
在步骤S103中，表示轮回次数已达到M，故在此步骤输出分 解矩阵D。
在步骤S104中，设定更新的列数* = 1,更新判断因子"=0。 接着，在步骤S105中，判断A是否小于或等于"'(也就是判断
是更新至最后一列)。若A小于或等于"'，则进入步骤S106;若A大
于"'，则进入步骤S108。
在步骤S106中更新分解矩阵D的第A列。
如第3图所示，步骤S106包括数个子步骤S1061、 S1 062及 S1063。
在步骤S1061中，设定
"，=
"1
=-C2'2C2 i及
0《L 1 Z厂
a
1
(2，
并获得《1=〖《卞i ( 2—rjo及
在步骤S1 0 6 2中，判断廳"是否小于匿* 。若騰"小于匿* ，
则进入步骤S1 06 3;若肌《"不小于慰、则进入步骤S107。 在步骤S1 06 3中，设定^『"S,慰^=附^—, " = 1。 在步骤S107中，将列数^增加1。 然后再回到步骤S105，来判断^是否小于或等于"'。 在步骤S105中，若^大于"'，则进入步骤S108。 在步骤S108中，判断更新判断因子"是否为0。若更新判断因
子"不为0，则进入步骤S109;若更新判断因子"为0，则进入步絮
SllO。
在步骤S109中，设定""l。 在步骤S110中，设定"M。 然后再回到步骤S102。
上例以递归运算、 一次改变一列的方式来改变分解矩阵D,然 而，本实施例亦可使用搜寻法来找出使信号估测误差期望值变小的
聚分解矩阵"，
以下更以数张实验图说明本实施例的功效，请参照图4 ~ 5D ,
其绘示本实施例的侦须'J方法与传统的晶格基底化简侦测法(L L L ) 在相同的通道下(以"'= =4为例)，分解过程中每一次分解向量更 新后所得的中间讯号向量z的均方误差(MSE )总和，随着更新次数 的变化曲线图。
其中，图4为对上万次的信道实现(channel realization) 平均后的结果。由图4中可以明显的看出本实施例所提出的侦测方 法不论在改善均方误差(MSE)总和的速度(收敛速度)或最后所 得结果的均方误差(MSE)总和性能表现均优于传统的晶格基底化 简侦测法(LLL)。
此外，传统的晶格基底化简侦测法(LLL)在运作过程中，其 均方误差(MSE )总和之变化是不保证一定变小的，虽然整体而言(对 信道平均后)的趋势是会变小的。图5A ~ 5D为随机取出四个通道并 比较此两种侦测法作用后的结果，由图5A~ 5D中可以看出，本实 施例所提出的侦测方法是可以达到严格地(s t r i c tl y )性能改善的； 反之，传统的晶格基底化筒侦测法(LLL)在运作过程中有可能会 震荡的，并且最后所得到的分解结果也未必是最佳的(就均方误差 MSE总和而言)。
请参照图6 ，其绘示本实施例的侦测方法与传统的晶格基底化 简侦测法(LLL)在通道分解后，侦测中间讯号向量z的均方误差 (MSE)只于"ifl号p喿声比(signal to noise power ratio)的变4匕曲线 图。在第6图中，纵轴的鹏e隨为max^"g(^腦J，其中^'"g(①嵐化)表示 方阵①皿促的所有对角线元素，因为最大的均方误差(MSE)会是支 配整体错误率性能的重要指标。而& [脂e,]表示对通道矩阵//作蒙 地卡罗积分(Monte Carlo Integra t i on )。图6中针对三种不同的 天线数目"'= =4'6'8在M = 4 ( 4-QAM)下的比较，可以明显的看出本 实施例的侦测方法能够达到0. 5dB至2. 5dB不等的改善(视天线数 量而定)。
请参照图7，其绘示本实施例的侦测方法与传统的晶格基底 化简侦测法(LLL)在信道分解后，位错误率性能对信噪比的关系曲线图。如图7所示，可以得到类似图6的结果，即天线数量从
"'= =4增加至"'="'=8分别可以获得0. 5dB至2. 5dB不等的改善。 所以本实施例可有效地克服上述传统的技术难题，并提供一 套可依实际硬件需求而调整其运作复杂度的侦测方法。并且本实施 例的侦测方法的运作过程是根据能够反应在提升侦测错误率信能 的信能指标上，也就是最小化侦测时的均方误差(MSE)。
第二示范实施例
本实施例提出如何在步骤(d )中，寻找最佳的分解矩阵D， 以最小化共变异数矩阵0層证=^4D"的对角线元素总和的另 一 实施 方式。
在已给定一通道分解结果下，如// = #￡>,前述的讯号模型 ^ =他+ "可以改写成下式
少二历+ /7 = #zxy + "=岳+ "..................... (16)
接下来先以最小均方误差 (Minimum Mean Square Error, MM S E )为准则做中间讯号向量z的侦测。首先设定侦测矩阵G她舰为
G認证=argmjn ￡||G_y —z||
0\
(17)
然后，求此侦测矩阵G皿证所造成的误差向量G皿、'J _ z的共变异 ①，
数矩阵
① =F
'w少■促少■
其中第一中间矩阵j = ^2
D 歸"(18) 例如为一转置
(Hermitian)方P车。
在通道分解结果为// = /^的情况下，如何使共变异数矩阵 。^五=^/)"的对角线元素总和越小越好(即
"(①認促)=t騰* = t ~，一《:]越小越好)，可采用以下方法。
于决定共变异数矩阵$w =^^^之后，分解该第 一 中间矩阵爿 为爿=7^^，其中W为一第二中间矩阵。然后，以经晶格基底化简侦 测法(lll )分解第二中间矩阵W ,并据以改变该分解矩阵D 。其中，^亦可为其它与通道矩阵H及一信噪比相关的其它中间矩阵。其中， 晶格基底化简侦测法将会执行多次的分解第二中间矩阵W的动作。
以最后得到的第二中间矩阵*的分解结果w =》r,直接求得的分解
矩阵D即可以达到本发明的目的，亦即，不需再额外进行多次递归 地改变分解矩阵D即可以达到本发明的目的。
详而言之，若将^转换为^ = ,^ ，则"(①層從)可改写为
"。廳/:.)===士K《j=……(19)
也就是说，最小化共变异数矩阵O^^^ZX4D"的对角线元素总和 的过程中，相当于求解出n,个合理的短晶才各点(short lattice points) 以最小化欧几里德平方和(sum of Euclidean
s qua re norm )。
所以本实施例采用晶格基底化简侦测法(LLL)将i 改写为ir，
即得到下列数式
"丄.......................................... (20)
=及J1 o= ^.................................... (21)
i^,:j =》r《:]=^,.."F >《,:]...........................(22)
一o-
假i殳=q ， 其中A: = ",且& =
(23)
所以Ln^j,…,r4;,:]卜r[4::],...,4:J= rD" = / ,............ ( 24)
故....................................... (25)
根据第25式，则可获得分解矩阵D。
请
照图8，其绘示本发明第二实施例的寻找分解矩阵的步骤 流程示意图。
首先，在步骤S201中，设定^ = 2
接着，在步骤S202中，分解J为J二i "i 。
然后，在步骤S2 0 3中，以经晶格基底化简侦测法
22(Lenstra— Lenstra— LovSsz， LLL )分解/ 为入=》7\ 并才艮一居
D = (")W=k'》r,求解分解矩阵D。
接着，在步骤S2 04中，输出分解矩阵D。
综上所述，虽然本发明已以若干示范实施例揭露如上，然其并 非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有公知常识者，在不 脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变动与修改。因此，本 发明的保护范围当视后附的权利要求所定义的为准。
权利要求
1.一种讯号侦测方法，包括透过多个信道接收一接收讯号向量y，该接收讯号向量y对应到至少该多个通道之一所传送的一传送讯号向量x；决定一通道矩阵H，该通道矩阵H代表至少前述多个通道之一；选择一分解矩阵D，D为可逆，使得该通道矩阵H为<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>H</mi><mo>=</mo><mover> <mi>H</mi> <mo>~</mo></mover><mi>D</mi><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2008101378780002C1.tif" wi="16" he="4" top= "74" left = "161" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths> id="icf0002" file="A2008101378780002C2.tif" wi="3" he="4" top= "74" left = "181" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>为一对应通道矩阵；决定该分解矩阵D以使一信号估测误差期望值变小；以及根据该对应通道矩阵 id="icf0003" file="A2008101378780002C3.tif" wi="3" he="4" top= "98" left = "85" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>及该分解矩阵D来对该接收讯号向量y进行侦测以估测该传送讯号向量x。
2. 如权利要求1所述的讯号侦测方法，还包括 决定一侦测矩阵G与定义一中间讯号向量2 =压，并根据该侦测矩阵G与该接收讯号向量y的运算Qy决定 一 待测讯号向量？，待 测讯号向量？用以决定中间讯号向量z的估测值，以估测该传送讯 号向量x,且其中该信号估测误差期望值是与该待测讯号向量？和 该中间讯号向量z的 一误差的 一期望值相关。
3. 如权利要求1所述的讯号侦测方法，其中在决定该分解矩阵D的步骤中，通过使一共变异数矩阵。謝s'^^4Z^的对角线元素和 变小来改变D,其中X为与该通道矩阵H及一信噪比相关的一第一中间矩阵，且其中该信号估测误差期望值与该共变异数矩阵° w相关。
4. 如权利要求1所述的讯号侦测方法，其中在决定该分解矩 阵Z)的步骤中，以 一 次更新 一 列的方式递归更新该分解矩阵D 。
5. 如权利要求1所述的讯号侦测方法，其中在决定该分解矩 阵Z)的步骤中，通过使该分解矩阵D的某一列的列向量改变为其它列向量的线性组合与上述某一列的列向量之和。
6.如权利要求4所述的讯号侦测方法，其中在决定该分解矩 阵D的步骤中，通过使该分解矩阵D的某一列的列向量改变为其它列向量的线性组合与此列的列向量之和。
7.如权利要求1所述的讯号侦测方法，其中该决定该分解矩 阵"中，包括决定 一 共变异数矩阵OM，. = DjDw ，^为与该通道矩阵及 一 信噪比相关的 一 第 一 中间矩阵；分解该第 一 中间矩阵」为」=/^A ,其中W为 一 第二中间矩阵；以及以经晶才各基底^<简侦观寸法(LenstraLenstra Lovdsz， LLL)分解i ，并据以改变该分解矩阵D。
8.如权利要求3所述的讯号侦测方法，其中，该第一中间矩 阵』为^巧:其中^为一噪声向量"的变异数，CT〗为该传送讯号向量X的变异数，/ 为 的单位矩阵。
9.如权利要求7所述的讯号侦测方法，其中，该第一中间矩 阵j为其中C7为一噪声向量"的变异数，CT〗为该传送讯号向量X的变异数，/ ,为 的单位矩阵。
10.如权利要求2所述的讯号侦测方法，其中，该侦测矩阵G为//〃其中O"〗为 一 噪声向量"的变异数， 2为该传送讯号向量X的变异数，/ 为 的单位矩阵。
11.如权利要求1所述的讯号侦测方法，其中至少该多个通道之一为多输入多输出(Mult iple Input Mult iple Output ， MIM0 ) 通道或码分多址-正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Mu 11ip 1 exing-Code Division Multiple Access, OFDM-CDMA ) 通道。
12. 如权利要求1所述的讯号侦测方法，还包括 决定一侦测矩阵G与定义一中间讯号向量2 =压，并根据该侦测矩阵G与该接收讯号向量_y的运算G_y决定 一 待测讯号向量？，待 测讯号向量？用以决定中间讯号向量Z的估测值，以估测该传送讯 号向量x ，且其中该信号估测误差期望值是与该待测讯号向量？和 该中间讯号向量z的一误差的一期望值相关；且其中在决定该分解矩阵D的步骤中，通过使一共变异数矩阵 ①mw = D」D"的对角线元素和变小来改变D ,其中」为与该通道矩阵H及 一 信噪比相关的 一 第 一 中间矩阵，且其中该信号估测误差期望 值与该共变异数矩阵①w相关。
13. 如权利要求12所述的讯号侦测方法，其中在决定该分解矩阵D的步骤中，以一次更新一列的方式递归更新该分解矩阵D。
14. 如权利要求13所述的方法，其中在决定该分解矩阵D的步骤中，通过使该分解矩阵D的某一列的列向量改变为其它列向量 的线性组合与此列的列向量之和。
15. 如权利要求12所述的讯号侦测方法，其中在决定该分解 矩阵"的步骤中，通过使该分解矩阵D的某一列的列向量改变为其它列向量的线性组合与上述某一列的列向量之和。
16. 如权利要求12所述的讯号侦测方法，其中，该侦测矩阵G为<formula>formula see original document page 4</formula>其中a，为一噪声向量"的变异数，《为该传送讯号向量x的变 异数，/ ,为",x",的单位矩阵。
17. —种接收装置，包括一接收单元，用以透过多个信道4妻收一4妻收讯号向量y,该接 收讯号向量y对应到至少该多个通道之一所传送的一传送讯号向量一信道估测单元，用以决定一信道矩阵H，该通道矩阵H代表 至少前述多个通道之一；一处理单元，用以选择一分解矩阵D,"为可逆，使得该通道矩阵//为// = #￡>, i 为一对应通道矩阵，并决定该分解矩阵D以使 一信号估测误差期望值变小；以及一讯号估测单元，用以根据该对应通道矩阵A及该分解矩阵D 来对该接收讯号向量y进行侦测以估测该传送讯号向量X 。
18. 如权利要求17所述的接收装置，其中该处理单元更用以 决定 一 侦测矩阵G与定义 一 中间讯号向量z = & ，并根据该侦测矩阵G与该接收讯号向量y的运算G少决定 一 待测讯号向量？，待测讯号 向量Z用以决定中间讯号向量z的估测值，以估测该传送讯号向量卜且其中该信号估测误差期望值是与该待测讯号向量？和该中间 讯号向量z的一误差的一期望值相关。
19. 如权利要求17所述的接收装置，其中该处理单元更用以 藉由使一共变异数矩阵0 ， = 的对角线元素和变小来改变D ， 其中^为与该通道矩阵/Z及一信噪比相关的一第一中间矩阵，且其 中该信号估测误差期望值与该共变异数矩阵0 w相关。
20. 如权利要求17所述的接收装置，其中该处理单元更用于 以 一 次更新 一 列的方式递归更新该分解矩阵D 。
21. 如权利要求17所述的接收装置，其中该处理单元更用以 通过使该分解矩阵D的某 一 列的列向量改变为其它列向量的线性组合与上述某 一 列的列向量之和来改变该分解矩阵D 。
22. 如权利要求20所述的接收装置，其中该处理单元更用以 通过使该分解矩阵D的某 一 列之列向量改变为其它列向量的线性组合与此列的列向量之和来改变该分解矩阵D 。
23. 如权利要求17所述的接收装置，其中该处理单元更用以 决定一共变异数矩阵^V舰^D^"", ^为与该通道矩阵/f及一信噪比 相关的一第 一 中间矩阵，分解该第 一中间矩阵J为J =，其中R 为 一 第二中间矩阵，并以经晶格基底化简侦测法(Lens t ra Lenstra Lov6sz, LLL)分角罕W,并据以改变该分解矩阵D。
24. 如权利要求19所述的接收装置，其中，该第一中间矩阵j为<formula>formula see original document page 5</formula>其中^为一噪声向量n的变异数，d为该传送讯号向量;v的变异数，/ ,为 的单位矩阵。
25、如权利要求23所述的接收装置，其中，该第一中间矩阵j为其中W为一噪声向量W的变异数，^为该传送讯号向量X的变异数，/ ,为",x",的单位矩阵。
26.如权利要求18所述的接收装置，其中，该侦测矩阵G为//〃其中a为一噪声向量n的变异数，S为该传送讯号向量x的变异数，/ ,为X 的单位矩阵。
27. 如权利要求17所述的接收装置，其中至少该多个通道之 一为多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIM0 )通 道或码分多址-正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Mu11ip1 exing-Code Division Multiple Access, OFDM-CDMA )通 道。
28. 如权利要求17所述的接收装置，其中该处理单元更用以 决定一侦测矩阵G与定义一 中间讯号向量2 =压，并根据该侦测矩阵 G与该接收讯号向量_y的运算决定 一待测讯号向量？，待测讯号 向量？用以决定中间讯号向量z的估测值，以估测该传送讯号向量 x，且其中该信号估测误差期望值是与该待测讯号向量？和该中间 讯号向量z的一误差的一期望值相关；其中该处理单元更用以通过使 一 共变异数矩阵0 = Z)"的 对角线元素和变小来改变D，其中J为与该通道矩阵//及一信噪比相关的一第一中间矩阵，且其中该信号估测误差期望值与该共变异 数矩阵°,^相关。
29. 如权利要求28所述的接收装置，其中该处理单元更用于 以 一 次更新 一 列的方式递归更新该分解矩阵D 。
30. 如权利要求29所述的接收装置，其中该处理单元更用以藉由使该分解矩阵D的某一列的列向量改变为其它列向量的线性 组合与此列的列向量之和。
31. 如权利要求28所述的接收装置，其中该处理单元更用以通过使该分解矩阵D的某 一 列的列向量改变为其它列向量的线性 组合与上述某一列的列向量之和。
32. 如权利要求28所述的接收装置，其中，该侦测矩阵G为<formula>formula see original document page 7</formula>其中""为一噪声向量"的变异数， 为该传送讯号向量x的变 异数，、为"'x"'的单位矩阵。
全文摘要
一种讯号侦测方法及使用其的接收装置。此方法包括下列步骤。透过多个信道接收一接收讯号向量y，接收讯号向量y对应到至少多个通道之一所传送的一传送讯号向量x。决定一通道矩阵H，通道矩阵H代表至少前述多个通道之一。选择一分解矩阵D，D为可逆，使得通道矩阵H为H＝HD，H为一对应通道矩阵。决定分解矩阵D以使一信号估测误差期望值变小。根据对应通道矩阵H及分解矩阵D来对接收讯号向量y进行侦测以估测传送讯号向量x。
文档编号H04L1/00GK101621354SQ200810137878
公开日2010年1月6日 申请日期2008年7月6日 优先权日2008年7月6日
发明者沈文和, 萧昌龙, 郭志成 申请人:财团法人工业技术研究院