专利名称：一种上行接收方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种上行接收方法及装置。
背景技术：
最大后验概率(Maximum APosteriori,MAP)译码器的主要目标是使I时刻信息比特U1被正确译码的后验概率=U1 |r)最大，其中，〗=0，1，1(，1(-1，1'表示接收符号，111表示I时刻实际发送符号，4表示估计的I时刻发送符号，K为正整数，具体值根据实际需要而定。i3汍= |r)这一概率可以通过对网格图中的状态转移概率求和而得到。BCJR(Bahl，Cocke，Jelinek, Raviv)是一种MAP译码器，BCJR从全概率的角度出发，以最小 化比特错误比率(Bit Error Rate, BER)为目标，是目前最佳的软输出译码器。现有BCJR算法都是建立在时不变的信道模型基础上的，在低速信道下性能良好，但是在高速频率选择性衰落信道(如高铁)下性能变差，尤其是对高编码速率，性能急剧下降。均衡解调主要是消除信道的影响，恢复出发送的信号，而最大程度地消除信道的影响建立在对信道冲击响应的精确估计。现有的最大后验概率算法大多建立在时不变的信道基础上，通过发送一组已知的训练序列，利用该训练序列对应的接收到的数据，估计信道冲击响应。但是，在高速信道下这样的做法有如下两个缺陷用一组训练序列只能估计出一个信道响应，而信道响应在这组已知的训练序列时间段内并不恒定，所以估计出的信道冲击响应不准确。用训练序列估计出的信道冲击响应与真实的信道冲击响应的差别，随着当前符号与训练序列符号位置的远离程度的增大而增大，用这个时不变的信道冲击响应估计进行均衡解调，必然导致可靠性的逐步恶化。综上所述，现有的计算最大后验概率的算法无法应用到高速频率选择性衰落信道条件下。
发明内容
本发明实施例提供了一种上行接收定方法及装置，用以实现接收信号检测，尤其是高速信道下接收信号的最大后验概率检测。本发明实施例提供的一种上行接收方法包括利用当前时刻每一状态的信道响应估计值和接收信号，确定当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量；利用当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量，确定当前时刻接收信号的最大后验概率。本发明实施例提供的一种上行接收装置包括第一处理单元，用于利用当前时刻每一状态的信道响应估计值和接收信号，确定当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量；第二处理单元，用于利用当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量，确定当前时刻接收信号的最大后验概率。本发明实施例，利用当前时刻每一状态的信道响应估计值和接收信号，确定当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量；利用当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量，确定当前时刻接收信号的最大后验概率，从而通过将最大后验概率均衡和信道更新结合起来，通过自适应确定的每一时刻每一状态的信道响应估计值，实现对高速时变的信道的实时跟踪，从而有效地克服现有技术存在的上述缺点，显著提高最大后验概率均衡算法在高速信道下的性能。
图I为本发明实施例提供的后验概率的确定装置结构示意图；图2为本发明实施例提供的1+1时刻逐幸存处理流程示意图；图3为本发明实施例提供的后验概率的确定方法流程示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种上行接收方法及装置，用以实现高速信道下接收信号的最大后验概率检测。本发明实施例应用于上行接收过程，适用于数字通信的信号接收和检测领域，尤其适用于快速时变信道下的数字接收和检测。本发明实施例采用基于最大后验概率的逐幸存处理方法，给出高速信道下自适应信道跟踪的最大后验概率算法，下面结合附图给出本发明实施例的具体说明。参见图1，本发明实施例提供的一种上行接收装置包括初始化单元101，用于进行初始的信道估计，得到信道估计的初始值，并且，对前向度量和后向度量进行初始化，确定前向度量和后向度量的初始值。分支度量估计器102，用来计算前一时刻转移到当前时刻所有状态所对应的分支度量，供前向度量估计器103、后向度量估计器104和最大后验概率估计器106使用。例如，每一时刻对应5个状态，那么，从1-1时刻到I时刻，对应有52 = 25个状态转移，因此对应有25个分支度量。前向度量估计器103，用以估计前向度量值，供最大后验概率计算器106使用。后向度量估计器104，用以估计后向度量值，供最大后验概率计算器106使用。逐幸存处理器105，与前向度量估计器103相连，用以对于当前时刻的每一状态S，获取前向度量估计器103输出的前一时刻每个状态转移到当前时刻该状态s的所有前向度量，并从中选出最大值作为当前时刻状态s对应的前向度量，并记录该前向度量对应的前一时刻状态(源状态)s'和当前时刻状态S，以及符号向量。那么，称该前一时刻状态s'至IJ该当前时刻状态s的转移，为当前时刻状态s对应的最佳转移。对于每一时刻的每一状态，逐幸存处理器105利用最佳转移所对应的前一时刻状态(源状态)s'、当前时刻状态s以及符号向量，更新当前时刻状态s对应的信道响应估计值，并输出给分支度量估计器102，分支度量估计器102利用更新后的当前时刻状态s对应的信道响应估计值，计算前一时刻每一状态转移到当前时刻状态S的分支度量。也就是说，逐幸存处理器105利用最佳转移实时更新每一时刻的每一状态的信道响应估计值。分支度量估计器102利用实时确定的每一时刻的每一状态的信道响应估计值，计算得到所有状态转移对应的分支度量。从而使得最大后验概率的算法可以应用于高速频率选择性衰落信道。最大后验概率计算器106，计算符号的最大后验概率，具体地，由分支度量估计器102得到的分支度量值、前向度量估计器103得到的前向度量值和后向度量估计器104得到的后向度量值，相乘得到符号的最大后验概率。软输出单元107，用于将最大后验概率计算器106得到的最大后验概率输出。其中，初始化单元101确定的信道估计的初始值，是由训练序列估计得来的，具体可以米用滑动相关、最小二乘(Least Squar, LS)、最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Error, LMMSE)等算法进行计算；前向度量和后向度量的初始值，是根据初始状态和终结状态，将相应的前向度量和后向度量初始化为概率为I的值，例如，可以将前向度量和后向度量的初始值均确定为O。分支度量估计器102中确定的分支度量，是指前一时刻某状态转移到当前时刻某状态的度量值，即接收到的符号序列和期望符号序列的平均欧拉距离。无线信道可以等效为一个单输出的viterbi ( 一种最大似然译码方法)编码系统，期望符号序列和实际接收符号序列是一维的，期望接收符号可以由前一时刻该状态的信道响应估计值和符号转移向量点积得到；将该时刻接收到的符号和期望符号做差得到该转移的分支度量值。前向度量估计器103和后向度量估计器104得到的前向度量和后向度量，是指当前时刻某状态的前向度量和后向度量，具体可以采用递归的算法求得，其中，前向度量采用前向递归的算法求得，后向度量采用后向递归的算法求得。当前时刻前向度量由分支度量值和前一时刻的前向度量相乘得到；当前时刻的后向度量由分支度量值和后一时刻的后向度量相乘得到。逐幸存处理器105中得到的每个状态的最佳转移，即幸存路径，是指转移到当前时刻某状态的最佳转移，逐幸存处理器105是为了根据最小均方(Least mean square,LMS)法则，对该最佳转移进行处理，得到当前时刻每个状态上的信道响应估计值，具体的操作方法包括步骤一、最佳转移对应的转移符号向量和该最佳转移对应的前一时刻状态点积得到该最佳转移对应的期望符号。步骤二、将当前时刻实际接收符号和该最佳转移对应的期望符号做差得到转移误差。步骤三、将信道更新步长、转移误差和该最佳转移对应的符号向量的共轭相乘得到信道更新项。步骤四、当前时刻本状态对应的信道响应估计值，由该最佳转移对应的前一时刻的信道响应估计值和步骤三中得到的信道更新项相加得到。其中，步骤三中的信道更新步长为一个大于0小于I的实数，可以根据实际需要，通过仿真得到其最佳值。由此可见，本发明实施例提供的一种上行接收装置包括
第一处理单元，用于利用当前时刻每一状态的信道响应估计值和接收信号，确定当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量；其中，当前时刻每一状态的信道响应估计值是根据前一时刻的前向度量对前一时刻每一状态的信道响应估计值进行更新得到的。第二处理单元，用于利用当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量，确定当前时刻接收信号的最大后验概率。较佳地，所述第一处理单元，包括逐幸存处理器，用于确定当前时刻当前状态的信道响应估计值；分支度量估计器，用于利用所述信道响应估计值和接收信号，确定前一时刻每一状态转移到当前时刻当前状态的分支度量；
前向度量估计器，用于通过所述分支度量确定当前时刻当前状态的前向度量；后向度量估计器，用于通过所述分支度量确定当前时刻当前状态的后向度量。较佳地，所述分支度量估计器，还用于确定前一时刻状态转移到当前时刻状态的所有分支
度量；所述前向度量估计器，还用于根据所述所有分支度量，计算前一时刻1-1每个状态转移到当前时刻I状态s的所有前向度量；所述逐幸存处理器，将所述所有前向度量中的最大值作为当前时刻I的前向度量，并记录该前向度量对应的源状态S'、状态S以及符号向量；利用所述源状态S'、状态S以及符号向量，计算从源状态S'转移到状态S的转移误差；利用所述转移误差，确定当前时刻I状态S的信道响应估计值。较佳地，所述逐幸存处理器，利用下列公式计算转移误差e(C 4t;) = r「X(t；\ W hU其中，表示所述转移误差，A表示当前时刻I接收信号的序列，Xitjil 4O表示所述符号向量表示前一时刻1-1状态s'对应的信道响应估计值。较佳地，所述逐幸存处理器，利用下列公式计算当前时刻I状态s对应的信道响应估计值ft; = + Aes^sX* — t；)其中，女表示当前时刻I状态s对应的信道响应估计值，A表示信道更新步长，es, I表示所述转移误差，表示所述符号向量的共轭向量。下面结合具体的公式，给出本发明实施例提供的算法的详细说明。以全球移动通信系统(GSM/EDGE)系统的均衡解调为例，参见图2，本发明实施例提供的后验概率的确定方法包括假设均衡解调器收到的序列为r，假设信息比特是等概率的。BCJR算法计算后验概率的公式为L(U1) = In+1丨 r)( 一 )
U"/=-I Ir)」公式(一)得到的L(U1),称为每个信息比特的最大后验概率(A PosterioriProbablity Likelyhood, APPL)值,p (U1 =+11 r)表示接收序列r下,第I个信息比特为+1的概率，POi1 = -I Ir)表示接收序列r下，第I个信息比特为-I的概率。均衡解调器输出为
权利要求
1.一种上行接收方法，其特征在于，该方法包括 利用当前时刻每一状态的信道响应估计值和接收信号，确定当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量； 利用当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量，确定当前时刻接收信号的最大后验概率。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述利用当前时刻每一状态的信道响应估计值和接收信号，确定当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量，包括 确定当前时刻当前状态的信道响应估计值； 利用所述信道响应估计值和接收信号，确定前一时刻每一状态转移到当前时刻当前状态的分支度量； 通过所述分支度量确定当前时刻当前状态的前向度量和后向度量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定当前时刻当前状态的信道响应估计值，包括 确定前一时刻状态转移到当前时刻状态的所有分支度量； 根据所述所有分支度量，计算前一时刻1-1每个状态转移到当前时刻I状态s的所有前向度量； 将所述所有前向度量中的最大值作为当前时刻I的前向度量，并记录该前向度量对应的源状态S'、状态S以及符号向量； 利用所述源状态s'、状态S以及符号向量，计算从源状态s'转移到状态S的转移误差; 利用所述转移误差，确定当前时刻I状态S的信道响应估计值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述源状态s'、状态s以及符号向量，计算从源状态s'转移到状态s的转移误差，包括 利用下列公式计算转移误差 其中，e(己表示所述转移误差，ri表示当前时刻I接收信号的序列，—t;)轰示所述符号向量，表示前一时刻1-1状态S'对应的信道响应估计值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述转移误差，确定当前时刻I状态s的信道响应估计值，包括 利用下列公式计算当前时刻I状态s对应的信道响应估计值 h；=h；1+Ae^X*(C^O 其中，&表示当前时刻I状态s对应的信道响应估计值，A表示信道更新步长，es, —s表示所述转移误差，UU — t；)表示所述符号向量的共轭向量。
6.一种上行接收装置，其特征在于，该装置包括 第一处理单元，用于利用当前时刻每一状态的信道响应估计值和接收信号，确定当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量； 第二处理单元，用于利用当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量，确定当前时刻接收信号的最大后验概率。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一处理单元，包括 逐幸存处理器，用于确定当前时刻当前状态的信道响应估计值； 分支度量估计器，用于利用所述信道响应估计值和接收信号，确定前一时刻每一状态转移到当前时刻当前状态的分支度量； 前向度量估计器，用于通过所述分支度量确定当前时刻当前状态的前向度量； 后向度量估计器，用于通过所述分支度量确定当前时刻当前状态的后向度量。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述分支度量估计器，还用于确定前一时刻状态转移到当前时刻状态的所有分支度量; 所述前向度量估计器，还用于根据所述所有分支度量，计算前一时刻1-1每个状态转移到当前时刻I状态s的所有前向度量； 所述逐幸存处理器，将所述所有前向度量中的最大值作为当前时刻I的前向度量，并记录该前向度量对应的源状态S'、状态S以及符号向量；利用所述源状态S'、状态S以及符号向量，计算从源状态S'转移到状态S的转移误差；利用所述转移误差，确定当前时刻I状态S的信道响应估计值。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述逐幸存处理器，利用下列公式计算转移误差 其中，e(己表示所述转移误差，ri表示当前时刻I接收信号的序列，—t;)轰示所述符号向量，表示前一时刻1-1状态S'对应的信道响应估计值。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述逐幸存处理器，利用下列公式计算当前时刻I状态s对应的信道响应估计值 其中，&表示当前时刻I状态S对应的信道响应估计值，A表示信道更新步长，es, —s表示所述转移误差，UU — t；)表示所述符号向量的共轭向量。
全文摘要
本发明公开了一种上行接收方法及装置，用以实现接收信号的最大后验概率检测，尤其是高速信道下接收信号的最大后验概率检测。本发明提供的一种上行接收方法包括利用当前时刻每一状态的信道响应估计值和接收信号，确定当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量，其中，当前时刻每一状态的信道响应估计值是根据前一时刻的前向度量对前一时刻每一状态的信道响应估计值进行更新得到的；利用当前时刻每一状态的分支度量、前向度量和后向度量，确定当前时刻接收信号的最大后验概率。
文档编号H04L1/00GK102801661SQ20111013666
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者李金凤, 卢勤博 申请人:中兴通讯股份有限公司