专利名称：迭代的信道和干扰估计以及解码的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及通信，并且尤其涉及用于在无线通信系统中接收机处，在存在噪声和干扰时恢复数据的技术。
背景技术：
在无线通信系统中，发射机通常编码、交织、并调制(即，符号映射)业务数据来获得数据符号，其是对应于数据的调制符号。对于相干系统，所述发射机将导频符号与所述数据符号复用，处理所述复用的导频和数据符号以生成调制信号，并经由无线信道发射该信号。所述信道利用信道响应来使所述发射信号失真，并且通过噪声和干扰进一步恶化所述信号。
接收机接收所述发射信号并处理所述接收信号来获得接收符号。对于相干系统，所述接收机通常利用所述接收导频符号估计信道响应，并且使用所述信道响应估计来执行对所述接收数据符号的相干解调/检测，以获得已恢复的数据符号，其是由所述发射机发射的数据符号的估计。然后，所述接收机对所述已恢复的数据符号进行符号解映射、解交织、以及解码以获得解码数据，其是由所述发射机发送的业务数据的估计。
在典型的相干无线系统中，接收机对接收导频符号进行一次处理来获得信道响应估计，并且还对接收数据符号执行一次相干解调来获得已恢复数据符号。然后，根据业务数据所使用的编码和调制方案，所述接收机对所述已恢复符号执行符号解映射、解交织以及解码。噪声和干扰降低了所述已恢复数据符号的质量并且影响所述解码数据的可靠性。因此，在本领域中需要用于在无线通信系统中的接收机处，在存在噪音和干扰时恢复数据的技术。
发明内容
这里提供用于解决干扰及提供改进的性能的迭代的接收机处理技术。这些技术可用于各种无线通信系统并且能以各种方式实现。
对于迭代的信道和干扰估计以及解码方案，信道增益和干扰被迭代地估计。对于该方案，首先获得信道增益和干扰的先验信息(例如，基于接收导频符号)。基于所述接收数据符号和所述先验信息，导出与接收数据符号对应的编码比特的前向信息。(基于B个编码比特获得每个数据符号，其中B取决于所述数据符号所使用的调制方案)。然后，解码所述前向信息以获得与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息。基于与所述接收数据符号对应的所述编码比特的所述反馈信息，导出对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的后验信息。对应于所有接收数据符号的后验信息和所述先验信息被组合来获得对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的更新信息。该过程可以被重复多次迭代，其中所述信道增益和干扰的更新信息被用于为每次后续迭代导出前向信息。
用信道增益和干扰的联合概率分布表示信道增益和干扰的先验信息、后验信息以及更新信息。用接收数据符号的编码比特的对数似然比(LLR)表示前向信息和反馈信息。
在另一个迭代接收机处理方案中，干扰被估计一次并被用于迭代的信道估计和解码过程。这能够减少所述迭代过程的各步骤的计算复杂度。
对于所有迭代接收机处理方案，可以通过非迭代地估计信道幅度(例如，基于接收导频和数据符号)并仅迭代地估计信道相位来减少复杂度。为了在使用M进制相移键控(M-PSK)调制方案时进一步减少复杂度，可以在0到2π/M的范围内估计信道相位(例如，基于所述接收数据符号)。在这种情况下，所述信道增益的先验信息、后验信息和更新信息可以包括对应于M个不同的信道相位值的M个分量，其中M远远少于在没有所述初始信道相位估计时需要的分量数。
本发明的各个方面和实施例在下面进行进一步的详细描述。
通过以下结合附图的详细描述，本发明的特征和特性将会变得更加明显，在整个附图中，相似的参考符号被认为相应地相同，并且其中图1示出了跳频系统的一种传输方案；图2示出了所述跳频系统中的发射机；图3示出了所述跳频系统中的接收机；图4示出了一个以图形举例说明迭代的信道和干扰估计以及解码的特纳(Tanner)图；图5示出了一个执行迭代的信道和干扰估计以及解码的过程；图6示出了一个使用干扰估计来执行迭代的信道估计以及解码的过程；图7A和7B举例说明了两种基于接收数据符号来估计信道相位的方法；和图8示出了一个使用根据接收数据符号获得的信道相位估计，来执行迭代的信道估计以及解码的过程。
具体实施例方式
这里使用的“示例性的”一词意味着“用作一个实例、示例和图例”。这里被描述为“示例性”的任何实施例或设计不必被解释为相比其他实施例或设计为优选或具有优势。
这里描述的迭代接收机处理技术可以用于遭受干扰的各种无线通信系统。为了清楚，针对跳频通信系统来描述这些技术，在跳频通信系统中，在不同时间间隔的不同频率子带上发射数据，所述时间间隔也被称为“跳周期”。利用跳频，数据传输以伪随机方式从子带跳到子带。该跳跃提供频率分集并使得所述数据传输更好地抵御不利的路径影响，例如，窄带干扰、抑制(jamming)、衰落等等。
可以由正交频分复用(OFDM)、其它多载波调制技术，或一些其它结构提供跳频系统中的子带。OFDM是一种能够有效地将整个系统带宽划分成多个(NF)正交子带的调制技术。每个子带与可以与数据一起调制的各个子载波相关联。所述子带通常也被称为音调、子载波、箱(bin)、以及频率信道。
可以由多个小区使用一个跳频系统，其中，小区通常指的是基站和/或它的覆盖区域。每个小区可以同时支持多个用户。对于给定的小区，使用分配给所述用户的指定跳频(FH)序列来发射该小区中每个用户的数据。所述FH序列指示每个跳周期中用于数据传输的指定子带。可以使用不同的FH序列来同时发送多个用户的多个数据传输。这些FH序列被定义为相互正交，从而在每个跳周期中只有一个数据传输使用每个子带。通过使用正交FH序列，相同小区中的多个用户的数据传输彼此不会干扰，同时获益于频率分集。然而，典型地，这些用户经受来自其他小区中的用户的小区间干扰。因为在不同的跳跃中可以观察到不同的干扰用户，所以由给定的用户观察到的干扰从一跳到另一跳时会变化。
图1示出了一个用于跳频通信系统的示例性的传输方案100。图1在频率-时间平面上示出了导频和数据传输，其中纵轴代表频率并且横轴代表时间。对于该例子，NF＝8并且八个子带被分配索引1到8。可以定义多至八个业务信道，由此，在每个跳周期中，每个业务信道使用所述八个子带中之一。跳周期是在给定子带上花费的时间持续周期并可被定义成等于NH个OFDM符号的持续周期，其中NH≥1。
每个业务信道与不同的FH序列相关联，用FH函数f(k，T)生成对应于所有业务信道的所述FH序列，其中k表示业务信道数并且T表示系统时间，该系统时间以跳周期为单位给出。对于所述FH函数f(k，T)，采用k的NF个不同值生成NF个不同FH序列。对应于每个业务信道的FH序列表明在每个跳周期中用于该业务信道的特定子带。为了清楚，图1示出了用于一个业务信道的子带。该业务信道以由它的FH序列确定的伪随机方式，从子带跳到子带。
对于传输方案100，在每个跳周期中，以与ND个数据符号(以杂乱框示出)时分复用(TDM)方式发射NP个导频符号(以实线框示出)。通常，NP≥1，ND≤1，且NP+ND＝NH。典型地，NP是允许接收机在每个跳周期中充分地估计信道响应的足够的导频符号数。
图2示出了跳频系统中的发射机200的方框图。发射(TX)数据处理器220接收来自数据源210的业务数据和来自控制器250的控制数据。在TX数据处理器220内，编码器222按照选定的编码方案(例如，卷积编码、低密度奇偶校验(LDPC)码、Turbo码、分组编码等等)来编码所述业务和控制数据以获得编码数据。所述编码增加了数据传输的可靠性。信道交织器224交织(即，重排序)所述编码数据以获得交织数据。所述交织为所述编码数据提供分集。然后，符号映射单元226按照选定的调制方案来符号映射(即，调制)所述交织数据以获得数据符号。所选的调制方案可以是M-PSK(例如，BPSK或QPSK)、M进制正交幅度调制(M-QAM)，或一些其它调制方案。所述符号映射可以通过(1)分组多个具有B个交织比特的集合以形成B-比特二进制值，其中B≥1并且2B＝M，并且(2)将每个B-比特二进制值映射为对应于所选的调制方案的信号星座图中的一点来执行。每个映射的信号点是一个复值并且对应于一个调制符号(即，数据符号)。符号映射单元226将数据符号流提供给OFDM调制器230。
OFDM调制器230对数据和导频符号执行跳频和OFDM调制。在OFDM调制器230内，TX FH处理器232接收所述数据和导频符号，并且在每个跳周期内在正确的子带上(并以正确的顺序)提供这些符号，如来自控制器250的FH序列所指示。所述数据和导频符号以由FH序列确定的伪随机方式，动态地从子带跳到子带。对于每个OFDM符号周期，TX FH处理器232为NF个子带提供NF个“发射”符号。这些NF个发射符号由用于数据/导频传输的每个子带的一个数据/导频符号及不用于数据/导频传输的每个子带的一个零信号值组成。
快速傅立叶逆变换(IFFT)单元234接收每个OFDM符号周期的所述NF个发射符号，对该NF个发射符号执行NF点快速傅立叶逆变换、并且提供包括NF个时域码片的相应的“变换后的”符号。每个码片是将在一个码片周期中发射的复值，其中，码片速率通常由系统带宽确定。循环前缀生成器236接收每个变换后符号的所述NF个码片，并重复所述变换后符号的一部分以形成包括NF+Ncp个码片的OFDM符号，其中Ncp是被重复的码片数。所重复的部分通常被称为循环前缀并被用于抵抗由色散无线信道(例如，具有时间延迟扩展的无线信道)引起的符号间干扰(ISI)。OFDM符号周期是一个OFDM符号的持续周期，其是NF+Ncp个码片周期。循环前缀生成器236提供OFDM符号流。发射机单元(TMTR)242调整(例如，变换为模拟信号、滤波、放大、及上变频)所述OFDM符号流以生成调制符号，其从天线244发射。
图3示出了跳频系统中的接收机300的方框图。天线312接收由发射机200发射的调制信号并且将该接收信号提供给接收机单元(RCVR)314。接收机单元314调整(例如，下变频、滤波及放大)所述接收信号并且进一步数字化所述调整后的信号以获得采样流，其被提供给OFDM解调器320。
在OFDM解调器320内，循环前缀去除单元322接收所述采样流，去除附加在每个接收OFDM符号上的所述循环前缀，并提供包括NF个采样的相应的接收的变换后符号。FFT单元324对每个接收的变换后符号的所述NF个采样执行NF点FFT，以获得该变换后符号的对应于NF个子带的NF个接收符号。RX FH处理器/解复用器326获得每个OFDM符号周期的NF个接收符号，并提供来自正确子带的接收符号作为该OFDM符号周期的接收数据/导频符号。所述正确的子带由来自控制器350的FH序列确定。接收机300端的RX FH处理器326所使用的FH序列与发射机200端的TX FH处理器232所使用的FH序列相同并且同步。RX FH处理器326与TX FH处理器232一致地操作，并将来自正确子带的接收数据/导频符号流提供给接收(RX)数据处理器330。
RX数据处理器330对所述接收数据和导频符号执行迭代接收机处理以获得解码数据。对于图3中示出的实施例，RX数据处理器330包括按如下描述操作的信道和干扰估计器332、检测器334、信道解交织器336、解码器340和信道交织器342。RX数据处理器330将所述解码数据提供给数据宿348和/或控制器350。
控制器250和350分别导引发射机200和接收机300端的操作。存储器单元252和352分别存储存储器250和350所使用的程序代码和数据。
用于所述跳频系统的模型可以表示为rk(m)＝sk(m)·hk(m)+nk(m)， 等式(1)＝sk(m)·ak(m)jθk(m)+nk(m)，其中，sk(m)是在符号周期m内，在子带k上发射的数据或导频符号；hk(m)是在符号周期m内子带k的复信道增益，其能被分解成信道幅度ak(m)和信道相位θk(m)；rk(m)是在符号周期m内，在子带k上接收的数据或导频符号；以及nk(m)是在符号周期m内，在子带k上接收的噪声和干扰。
为了简单，假设接收机己知信道幅度ak(m)＝|hk(m)|，并且只需估计所述信道相位θk(m)。对于例如M-PSK的恒定能量调制方案，可以对在每个跳周期内接收的数据和导频符号的幅度进行平均，以获得该跳周期的信道幅度ak(m)的合理的准确估计。因此，在下面的描述中，信道增益可以仅由信道相位来充分地表征。(但是，所述图示出了所述信道增益是具有未知幅度和相位的复数值的更通常的情况)。
所述接收机可以利用非迭代或迭代接收机处理来恢复所述发射数据。对于非迭代方案，基于接收导频符号估计信道响应，并且用所述信道响应估计来相干解调或“检测”所述接收数据符号rk(m)，以获得已恢复数据符号k(m)其是发射数据符号sk(m)的估计。对于所述非迭代方案，执行一次检测。然后解交织并解码所述已恢复数据符号，以获得解码数据。对于迭代方案，多次迭代地执行所述信道估计、检测以及解码。所述迭代方案利用编码方案的纠错能力以提供改进的性能。如下所述，这可以通过为多次迭代在信道估计器、检测器、及解码器之间迭代地传递信息来实现。
图4示出了以图形举例说明迭代信道和干扰估计以及解码方案的Tanner图400。对数据符号块执行迭代的接收机处理，该数据符号块通常可以包括任意数目的数据符号。为了清楚，下面针对一个跳周期的ND个接收数据符号的块描述迭代的接收机处理。该ND个接收数据符号由NB个编码比特构成，其中，NB＝B·ND。
Tanner图400包括信道和干扰估计节点410、用于块中ND个数据符号的从420a到420n的ND个检测节点、信道解交织器336、信道交织器342、解码器340、以及用于所述ND个数据符号的从440a到440n的ND个估计节点。节点410通过各自的链路412耦合到每个检测节点420，并且通过各自的链路442耦合到每个估计节点440。每条链路412和442传送关于与该链路相关联的数据符号的信道增益和干扰的信息。每个检测节点420通过B条链路422耦合到信道解交织器336，并且每个估计节点440通过B条链路436耦合到信道交织器342。解码器340通过NB条链路426耦合到信道解交织器336并且通过NB条链路432耦合到信道交织器342。每条链路422、426、432和436传送与该链路相关联的编码比特的信息(沿由所述链路指示的方向)。典型地，每个编码比特的所述信息是对数似然比(LLR)的形式，其表明所述编码比特是一(“1”)或零(“0”)的可能。
对于第一次迭代，基于接收导频符号，节点410获得信道增益的估计。如果信道幅度是已知的，则节点410只估计信道相位。基于所述接收导频符号，节点410还估计通过接收数据符号观察到的干扰。通过链路412，节点410向每个检测节点420提供信道相位和干扰的“先验”信息。
每个检测节点420获得各自的接收数据符号rk(n)并从节点410获得所述信道相位和干扰的先验信息。基于所述接收数据符号rk(n)和所述信道相位及干扰的先验信息，每个检测节点420为组成它的数据符号的B个编码比特中的每一个计算LLR。每个检测节点420通过链路422向信息解交织器336提供所述B个编码比特的B个“前向”LLR。信道解交织器336以与在发射机端执行的交织互补的方式解交织所有NB个编码比特的前向LLR，并且将解交织后的前向LLR提供给解码器340。
解码器340按照发射机使用的编码方案来解码所述NB个编码比特的解交织后的前向LLR。例如，(1)如果发射机使用卷积码，则解码器340可以执行最大后验(MAP)算法或软输出维特比(SOV)算法或(2)如果发射机使用Turbo或LDPC码，解码器340可以执行Turbo/LDPC解码器。解码器340通过链路432向信道交织器342提供所述NB个编码比特的反馈LLR，所述反馈LLR是这些比特的更新LLR。信道交织器342以与在发射机端执行的交织同样的方式交织所述反馈LLR，并且通过链路436向估计节点440提供交织后的反馈LLR。
每个估计节点440获得各自的接收数据符号rk(n)以及来自信道交织器342的所述接收数据符号的B个编码比特的交织后的反馈LLR。基于所述接收数据符号rk(n)和所述反馈LLR，每个估计节点440为它的数据符号导出信道相位和干扰的“后验”信息，并且通过链路442向节点410提供该后验信息。
节点410组合所述信道增益和干扰的先验信息和来自估计节点440的信道相位和干扰的后验信息，以为每个接收数据符号获得信道增益和干扰的更新信息。节点410向每个检测节点420提供所述信道相位和干扰的更新信息。然后，以与第一次迭代相似的方式执行第二次迭代的检测和解码，以及信道增益和干扰的更新信息。
在图4中，每个检测节点420导出并提供对应于各自接收数据符号的编码比特的“前向”信息，并且解码器340导出并提供每个接收数据符号的“反馈”信息。典型地，所述前向和反馈信息以LLR的形式给出，但是也可以以其它形式给出。
图5示出了用于执行迭代的信道和干扰估计以及解码的过程500的流程图。
在步骤510，基于接收导频符号，获得信道相位和干扰的先验信息。步骤510由图4中节点410执行。此外，假设信道幅度是已知的并且只估计信道相位。对于所述导频符号，规范的信道观测可以表示为h＝a·ejθ+n等式(2)其中，假设对于块中的所有ND个数据符号，信道增益a和信道相位θ是常数，并且假设噪声和干扰n是具有零均值和方差N0的复高斯随机变量。
信道相位和干扰的先验信息被给出为信道相位θ和干扰功率I的联合概率分布。为了简单，所述信道相位θ被量化为L个可能的值并且以2π/L的整数倍给出。同样，所述干扰功率I被量化为Q个可能值。所述θ与I的联合概率分布可看作为三维图(3-D)，其中x轴代表信道相位θ，y轴代表干扰功率I，以及z轴代表在给定特定的接收导频符号时，特定的信道相位θ0和特定的干扰功率I0的联合概率。所述θ与I的联合概率分布可以表示为Pr(θ=θ0,I=I0|p~)=Pr(θ=θ0,I=I0)·Pr(p~|θ=θ0,I=I0)Pr(p~)]]>∝Pr(I=I0)Pr(p~|θ=θ0,I=I0),]]>=Pr(I=I0)1πI0exp(-|p~-p·a·ejθ0|2I0)]]>等式(3)其中， 是接收导频符号，并且p是实际导频符号；Pr(θ=θ0,I=I0|p~)]]>是θ与I的联合概率分布，其给出了在给定接收导频符号 时，信道相位等于θ0以及干扰功率等于I0的概率；Pr(θ＝θ0，I＝I0)是θ与I的先验联合概率分布，其给出了信道相位等于θ0以及干扰功率等于I0的概率；Pr(p~|θ=θ0,I=I0)]]>是一个概率分布(基于一个通信信道模型获得的，例如，高斯模型)；其给出了对于给定的信道相位θ0以及干扰功率I0，获得接收导频符号 的概率； 是获得 的给定值的概率；以及Pr(I＝I0)是I的先验概率分布，其给出了干扰功率等于I0的概率。
基于贝叶斯准则获得等式集(3)中的第一种表示。在信道相位θ的不同值是先验等概率的假设前提下获得等式集(3)中的第二种表示，从而Pr(θ＝θ0)是常数并可以被省略。基于噪声和干扰是具有零均值和方差I0的复高斯随机变量的假设，来获得等式集(3)中的第三种表示。等式集(3)省略了归一化因子，该因子可以通过应用概率分布函数(pdf)在其域中积分为一的限制来计算。
如等式集(3)所示，为每个接收导频符号获得一个θ与I的联合概率分布。如果得到多个接收导频符号，那么就会对这些符号获得多个θ与I的联合概率分布，并且将它们组合以获得一个对应于所有接收导频符号的θ与I的总的或复合联合概率分布。步骤510提供了一个被所有ND个接收数据符号使用的θ与I的联合概率分布。该联合概率分布包含对应于L个不同的信道相位值和Q个不同的干扰功率值的L·Q个概率值，其可以被看作为相对于θ和I的概率的三维图。该联合概率分布表示基于所述接收导频符号获得的信道相位和干扰的先验信息。
可以在对数域中表示联合分布Pr(θ=θ0,I=I0|p~)]]>的概率以简化随后的计算。这类似于使用对数似然比(LLR)来表示单个编码比特的概率分布。使用所述概率的对数域表示，这避免了需要计算等式集(3)的第三种表示中的外指数(outer exponential)。
基于先验独立的两个变量θ和I来获得θ与I的联合概率分布。因此，该联合分布是θ的分布和I的分布的乘积分布。假设θ的分布是均匀的。可以以各种方式导出I的分布(即，干扰功率分布)。在一个实施例中，假设在Q个值上所述干扰功率是均匀的。在另一个实施例中，假设所述干扰功率具有如高斯分布或对数正态分布的标准分布。在又一个实施例中，基于网络级计算仿真、实验测量、或通过其他方法来获得所述干扰功率分布。
在步骤520中，基于接收数据符号和对应于该符号的θ与I的联合概率分布，来计算每个接收数据符号的B个编码比特的前向LLR。步骤520由图4中的每个检测节点420执行。可以分两步执行每个检测节点420的所述前向LLR计算。在第一步，基于接收数据符号r和θ与I的联合概率分布，计算发射数据符号x值的后验分布。数据符号可以取M＝2B个可能值之一。该后验分布表明了在给定接收数据符号r和θ与I的联合概率分布时，每个x的M个可能值的概率。在给定r时的x的后验分布可以表示为
Pr(x=x0|r)∝Pr(r|x=x0),]]>=Σi=1LΣj=1QPr(θ=θi,I=Ij)·Pr(r|x=x0,θ=θi,I=Ij),]]>等式(4)其中，x是数据符号值并且可以取M个可能值；Pr(x＝x0|r)是在给定r时的x的后验分布，其给出在给定接收数据符号r时，数据符号值等于x0的概率；Pr(r|x＝x0)是给出在给定数据符号值等于x0时获得接收数据符号r的概率的分布；Pr(θ＝θi，I＝Ij)是来自信道和干扰估计的θ与I的联合概率分布；以及Pr(r|x＝x0，θ＝θi，I＝Ij)是具有均值x0aejθj和方差Ij的复高斯分布。
给定r时的x的所述后验分布Pr(x＝x0|r)可被看成为包括对应于接收数据符号r的x的M个可能值的M个概率值的二维图形。
在计算所述前向LLR的第二步，“边缘化”对应于接收数据符号的x的后验分布，以获得该符号的B个编码比特的前向LLR。通过所述B个编码比特值和用于将编码比特映射为数据符号的信号星座图，来确定数据符号值x。x的M个可能值的每一个对应于所述B个编码比特值的不同组合。计算x的所述M个可能值的M个概率值的加权和，作为每个编码比特的所述前向LLR，其中通过所述信号星座图中的数据符号(或星座图符号)与所述接收数据符号间的距离来确定所述权重。步骤520提供了每个接收数据符号的B个编码比特的B个前向LLR，或者正在被迭代处理的ND个数据符号的NB个编码比特的总共NB个前向LLR。前向LLR表示提供给解码器的前向信息。
在步骤530中，对包括NB个编码比特的码字的前向LLR进行解码，以获得所述NB个编码比特的反馈LLR。步骤530由图4中的解码器340执行。基于例如MAP、SOV、或Turbo解码算法来执行所述解码，并且可以执行一次或多次迭代。步骤530提供了NB个编码比特的NB个反馈LLR，其表示由所述解码器提供的反馈信息。
在步骤540中，基于每个接收数据符号的B个编码比特的反馈LLR，为该接收数据符号计算θ与I的后验联合概率分布如下Pr(θ=θ0,I=I0|r)∝Pr(I=I0)·Pr(r|θ=θ0,I=I0),]]>=Pr(I=I0)·Σi=1MPr(x=xi)·Pr(r|x=xi,θ=θ0,I=I0),]]>等式(5)其中，Pr(θ＝θ0，I＝I0|r)是θ与I的后验联合概率分布，其提供了在给定接收数据符号r时，信道相位等于θ0及干扰功率等于I0的概率；Pr(x＝xi)是数据符号值x的乘积分布，其根据接收数据符号r的B个编码比特的反馈LLR获得；以及Pr(r|x＝xi，θ＝θ0，I＝I0)是具有均值xi·a·ejθ0和方差I0的复高斯分布。
步骤540由图4中的每个估计节点440执行。在给定r时的θ与I的后验联合概率分布类似于在步骤510中计算的在给定 时的θ与I的先验联合概率分布。但是，所述后验联合概率分布是基于反馈LLR计算的，而所述先验联合概率分布是基于接收导频符号计算的。步骤540提供了ND个接收数据符号的ND个θ与I的联合概率分布。
在步骤550中，将各个θ与I的联合概率分布组合以获得所述ND个接收数据符号的更新的联合概率分布。步骤550由图4中的的节点410执行。对于步骤550，从步骤540得到ND个接收数据符号的ND个θ与I的后验联合概率分布，并从步骤510得到一个θ与I的先验联合概率分布。使用这ND+1个分布来为所述ND个接收数据符号导出ND个θ与I的更新分布。为了避免正反馈，对每个检测节点420，只使用非本征信息来导出所述θ与I的更新分布。所述数据符号的非本征信息不包括基于该数据符号导出的信息。因此，根据(1)为其他ND-1个接收数据符号获得的ND-1个θ与I的后验分布，以及(2)从接收导频符号获得的θ与I的先验分布，导出每个接收数据符号r的所述θ与I的更新分布。该计算(1)有效地用均匀分布替代了为接收数据符号r获得的θ与I的后验分布，并且(2)假设基于独立的多条信息来获得其他ND-1个接收数据符号的ND-1个θ与I的后验分布。
作为例子，假设将要组合的两个名为Pr(θ＝θ0，I＝I0|α)和Pr(θ＝θ0，I＝I0|β)的θ与I的分布，其中当以θ与I为条件时，α和β是独立随机变量。所述复合分布可以表示为Pr(θ＝θ0，I＝I0|α，β)∝Pr(α，β|θ＝θ0，I＝I0)＝Pr(α|θ＝θ0，I＝I0)·Pr(β|θ＝θ0，I＝I0) 等式(6)∝Pr(θ＝θ0，I＝I0|α)·Pr(θ＝θ0，I＝I0|β)可以扩展等式(6)中的计算，因此可以组合多个θ与I的分布。步骤550提供了ND个接收数据符号的ND个更新的θ与I的联合概率分布，其可以被检测节点420用于在下次迭代中更新前向LLR。步骤550包括所述联合信道和干扰估计以及解码的一个完整的迭代。
在步骤560中，确定是否要终止所述迭代的信道增益和干扰估计以及解码。可以基于一个或多个终止准则作出该决定。例如，终止准则可以是简单的预先确定的迭代次数。如果步骤560的回答是“否”，那么过程返回到步骤520来更新编码比特的前向LLR。否则，该过程终止。步骤560可以在步骤530后执行，因此对最后一次迭代可以省略步骤540和550。
为了简化，概率分布的计算只在等式(1)中明确地被示出，并在所有其他等式中被省略了。这里描述的各种概率分布的计算是本领域公知的。
信道相位和干扰可以取的值的数量决定了图5中各个步骤的计算复杂度。因为每个θ与I的联合概率分布包括L·Q个概率值，因此所述计算复杂度正比于L和Q，该L和Q分别是信道相位和干扰的量化值的数量。为了保持合理的复杂度，将干扰量化为具有更少值的低分辨率。下面描述用于减少信道相位值数量的技术。如下所述，通过以其他方式使用信道相位和干扰，也能减少复杂度。
图6示出了利用干扰估计来执行迭代的信道估计和解码的过程600的流程图。对于过程600，干扰被估计一次并被用于所述迭代的信道估计和解码过程。为了减少复杂度，所述干扰估计不是迭代更新的。
首先，基于接收导频符号获得干扰估计和信道相位的先验信息(步骤610)。对于步骤610，如以上对步骤510的描述，首先基于所述接收导频符号获得θ与I的联合概率分布。然后将所述θ与I的联合分布边缘化为θ的概率分布和I的概率分布。然后基于所述I的分布选择一个I值，并用作干扰估计Iest。所述干扰估计Iest可以是所述I的分布中的最大值、导致所述I的分布中的最小均方误差的I值等等。步骤610提供了θ的分布和所述干扰估计Iest。所述θ的分布Pr(θ=θ0|p~)]]>可以表示为Pr(θ=θ0|p~)∝Pr(p~|θ=θ0,I=Iest)]]>等式(7)为多个接收导频符号获得多个θ的分布，并将它们组合以获得一个对应于所有接收导频符号的θ的分布。等式(7)表示一种获得θ的分布的方法。或者，由边缘化得到的所述分布也能直接用于获得所述θ的分布。
然后基于所述接收数据符号、所述信道相位的先验信息、和所述干扰估计来计算每个接收数据符号的B个编码比特的前向LLR(步骤620)。以两步来执行步骤620，类似于上面对图5中步骤520的描述。在第一步中，在给定r时的x的后验分布Pr(x＝x0|r)按如下计算Pr(x=x0|r)∝Pr(r|x=x0)]]>=Σi=1LPr(θ=θi)·Pr(r|x=x0,θ=θi,I=Iest).]]>等式(8)在第二步中，边缘化对应于每个接收数据符号的所述x的分布以获得所述接收数据符号的B个编码比特的所述前向LLR。
然后解码所有NB个编码比特的前向LLR以获得所述编码比特的反馈LLR(步骤630)。然后基于每个接收数据符号的B个编码比特的所述反馈LLR和所述干扰估计，来为该符号获得信道相位的后验信息(步骤640)。对于每个接收数据符号，θ的后验分布可以表示为Pr(θ=θ0|r)∝Pr(r|θ=θ0)]]>=Σi=1MPr(x=xi)·Pr(r|x=xi,θ=θ0,I=Iest).]]>等式(9)然后组合所述ND个接收数据符号的信道相位的后验信息和信道相位的先验信息，以获得每个接收数据符号的信道相位的更新信息(步骤650)。特别地，基于其他ND-1个接收数据符号的ND-1个θ的后验分布和从所述接收导频符号得到的所述θ的先验分布，为每个接收数据符号计算更新的θ的分布。
然后确定是否要终止所述迭代的信道估计以及解码(步骤660)。如果回答是“否”，那么过程返回到步骤620，如等式(8)所示，基于所述接收数据符号、所述更新的θ的分布、以及所述干扰估计Iest来更新每个接收数据符号的B个编码比特的所述前向LLR。否则，该过程终止。此外，步骤660可以在步骤630后执行。
也可以以其它方式执行所述利用干扰估计的迭代的信道估计和解码，并且这是在本发明的范围之内。例如，通过为每个接收数据符号计算θ与I的联合概率分布来开始迭代过程，其中所述符号的反馈LLR被设置为零。即使得不到关于发射数据符号的信息，所述接收数据符号也能提供关于θ模2π/M的信息。然后该关于θ模2π/M的信息产生关于干扰的重要信息。ND个接收数据符号的所述θ与I的联合概率分布然后与从接收导频符号得到的θ与I的先验联合分布组合。然后边缘化对应于每个接收数据符号的θ与I的更新的联合分布以获得一个θ的分布和一个I的分布。基于所述I的分布选择一个I值并用作干扰估计Iest。然后如上所述，使用用于每个接收数据符号的所述θ的分布和所述干扰估计Iest来计算所述接收数据符号的前向LLR。
如上所指出，影响迭代地更新信道相位信息方案计算复杂度的一个因素是信道相位θ被量化的值的数量(例如，L个值)。对于M-PSK调制，利用非迭代数据辅助估计，在零到2π/M的范围内估计所述信道相位θ。用于将反馈LLR设置为零来获得每个接收数据符号的θ的分布的上述技术是一个数据辅助估计的例子，因为编码输出不用于估计，因此其是非迭代技术。然后将所述信道相位量化为M个不同的值(而不是L个值)，如果M远小于L的话，其能大大减少计算复杂度。基于接收数据符号，可以使用各种方法来估计所述信道相位。下面描述了两个示例性的方法。
图7A举例说明了基于接收数据符号的相位的信道相位θ的估计。在该例中，使用QPSK调制，并且在QPSK信号星座图700上，五个接收数据符号用实心点712a到712e表示。每个接收数据符号具有由对所述数据符号的调制、信道相位θ、及噪声和干扰决定的相位。对于该方法，首先确定每个接收数据符号的所述相位。然后对每个接收数据符号的所述相位执行模2π/M操作，以有效地去除对所述数据符号的调制并且将所述数据符号转换成导频符号。在信号星座图700中，所述五个接收数据符号的所述相位模2π/M被绘成从722a到722e的圆圈。然后对所述五个数据符号的所述相位模2π/M进行平均，以获得信道相位估计θest’其用“×”标记730表示。
图7B举例说明了基于接收数据符号的复值的信道相位的估计。对于该方法，所述五个接收数据符号在QPSK信号星座图750上也表示为实心点712a到712e。每个接收数据符号旋转2π/M的整数倍(例如，2π·i/M，其中i是零或更大的整数)，因此旋转后的接收数据符号的相位位于零到2π/M的范围内。接收数据符号712a旋转零度。接收数据符号712b到712e旋转合适的量并在信号星座图750中分别用圆圈752b到752e表示。对所述五个旋转后的接收数据符号进行平均，以获得一个平均的接收数据符号，其用“×”标记760表示。信道相位θ被估计为所述平均的接收数据符号的相位。该方法使用了接收数据符号的幅度和相位来计算信道相位估计θest’然而图7A中举例说明的方法只使用了接收数据符号的相位。
也可以以其它方式估计所述信道相位，并且这是在本发明的范围内。例如，可以使用上面描述的将反馈LLR设置为零来获得每个接收数据符号的θ的分布的技术来估计所述信道相位。作为另一个例子，将每个接收数据符号的相位乘以M并且然后进行平均。
如果信道相位模2π/M能被可靠地估计，那么可知信道相位在零到2π/M的范围内。唯一的不确定是所述信道相位属于M个可能范围的哪一个。然后迭代方案针对信道相位的M个不同的值进行操作，例如，{θest，θest+θM，θest+2θM，…θest+(M-1)θM}，其中θM＝2π/M，取代了L个不同的值，其中L典型地比M大得多。那么θ的分布将只包括M个值或分量，并且θ与I的分布将只包括M·Q个分量。因为要估计较少数量的分量，因此用于前向LLR和反馈LLR的计算就大大简化了。例如，如果所述信道相位被量化为L＝8M个值，那么所述信道相位估计和模2π/M以因子八减少所述信道估计复杂度。所述信道相位估计(例如，利用接收数据符号)可被用于任何迭代的接收机处理方案。
图8示出了使用信道相位估计来执行迭代的信道估计和解码的过程800的流程图，其中所述信道估计根据接收数据符号获得。为了简化，过程800不考虑干扰。
首先，基于所述接收数据符号在零到2π/M范围内估计信道相位θ(步骤808)。步骤808可以用上面描述的第一种或第二种信道相位估计方法执行，并提供信道相位估计θest。然后基于所述接收导频符号，针对θ的M(取代L)个不同值获得信道相位的先验信息(步骤810)。步骤810基于所述接收导频符号针对θ的M个不同值提供了θ的分布。
然后基于所述接收数据符号和所述信道相位的先验信息来计算每个接收数据符号的B个编码比特的前向LLR(步骤820)。以类似于如上面对图5中对步骤520或图6中步骤620描述的方法执行步骤820。解码所有NB个编码比特的前向LLR以获得所述编码比特的反馈LLR(步骤830)。基于所述符号的B个编码比特的反馈LLR，以及针对θ的M个不同值获得信道相位的后验信息(步骤840)。组合ND个接收数据符号的信道相位的所述后验信息和信道相位的所述先验信息，再次针对θ的M个不同值获得每个接收数据符号的信道相位的更新信息(步骤850)。
然后确定是否要终止所述迭代的信道估计以及解码(步骤860)。如果回答是“否”，那么过程返回到步骤820，基于所述接收数据符号和所述更新的θ的分布来更新每个接收数据符号的B个编码比特的所述前向LLR。否则，该过程终止。此外，步骤860可以在步骤830后执行。
图5、6、和8示出了三种用于执行迭代的接收机处理的具体方案。图5中所述的方案迭代地更新信道相位和干扰的信息，图6中所述的方案迭代地更新信道相位的信息以及非迭代地估计干扰，而图8中所述的方案迭代地更新信道相位的信息并使用从接收数据符号获得的相位信息。也可以实现各种其他的迭代方案，并且这是在本发明的范围之内。例如，可以用几次迭代来迭代地更新信道相位和干扰的信息，并且此后只迭代地更新信道相位的信息。作为另一个例子，一次获得信道相位的信息，并迭代地更新干扰的信息。作为又一个例子，在后续迭代中，可以减少信道相位和干扰的值的个数。因为分布变得更紧密，因此一些点具有可以忽略的低概率并能被忽略。
参考回图3和4，所述迭代的信道和干扰估计以及解码方案可被看作在解码器340和后验概率(APP)检测器360(具有干涉信道解交织器336和信道交织器342)之间迭代。APP检测器返回比特的分布(例如，LLR)而MAP检测器返回所述比特的最可能的值(例如，0或1)。APP检测器360使用来自解码器340的反馈信息(产生的LLR)和所述接收导频及数据符号(接收的值)，来获得用于解码器340的前向信息(更新LLR)。APP检测器360基于所述反馈信息和接收值来估计信道和干扰，并且所述信道和干扰信息被反映在由APP检测器360提供给解码器340的所述前向信息中。在本领域中公知的其他解码器类型也可被用于所述APP解码器。
在Tanner图400中，信道和干扰估计节点400、检测节点420、和估计节点440表示MAP检测器360的一个实现。也可以用其他方式实现MAP检测器360，并且这是在本发明的范围之内。
参考回图3，RX数据处理器330可以实现任何接收机处方案。对于图5中示出的所述方案，估计器332执行步骤510、540和550，检测器334执行步骤520，并且解码器340执行步骤530。对于图6中示出的所述方案，估计器332执行步骤610、640和650，检测器334执行步骤620，并且解码器340执行步骤630。对于图8中示出的所述方案，估计器332执行步骤808、810、840和850，检测器334执行步骤820，并且解码器340执行步骤830。
为了清楚，下面描述了图4和图5中示出的方案中的RX数据处理器330的处理。信道和干扰估计器332实现图4中的节点410和估计节点440a到440n。对于第一次迭代，信道和干扰估计器332从OFDM解调器320获得接收导频符号，基于所述接收导频符号导出信道相位和干扰的先验信息，并把所述先验信息提供给检测器334。对于每个后续迭代，估计器332从OFDM解调器320获得接收数据符号并从信道交织器342获得每个接收数据符号的B个编码比特的反馈LLR，导出每个接收数据符号的信道增益和干扰的后验信息，组合所述后验信息和所述先验信息，并将每个接收数据符号的信道增益和干扰的更新信息提供给检测器334。
检测器334实现图4中的检测器节点420a到420n。检测器334从OFDM解调器320获得接收数据符号并从估计器332获得信道相位和干扰的先验/更新信息。检测器334基于所述先验/更新信息和所述接收数据符号来计算每个接收数据符号的B个编码比特的前向LLR，并将所述前向LLR提供给信道解交织器336。信道解交织器336解交织所述前向LLR。解码器340对解交织后的前向LLR执行解码，并将每个接收数据符号的B个编码比特的反馈LLR提供给信道交织器342。信道交织器342交织所述反馈LLR并将交织后的反馈LLRs提供给估计器332。
在上面的描述中，用概率分布表示信道相位和干扰的信息。而且，用LLR表示前向和反馈信息。其他的表示也可以用于信道相位和干扰及编码比特，并且这是在本发明的范围之内。例如，可以使用对数域表示、逆概率等等。在图5、6和8中各步骤的计算取决于用于信道相位和干扰及编码比特的特定的表示。
为了清楚，具体描述图5中每个步骤的计算。每个步骤也可以以其他方式导出它的信息，并且这是在本发明的范围之内。作为例子，对于图5中的步骤510，处理接收导频符号以获得导频估计，其表示所述导频符号的规范的信道观测，如等式(2)所示。所述导频估计可以通过(1)用共轭导频符号与所述接收导频符号相乘以去除导频调制，并且(2)最大地组合为正在被恢复的符号块所接收的所有导频符号。所述导频估计然后被用于为信道相位和干扰的先验信息获得θ与I的联合概率分布。
为了简化，以上所述假设接收机已知信道幅度(例如，通过一些装置确定)并且只迭代地估计信道相位。虽然复杂度有所增加，但也可以与所述信道相位一起迭代地估计所述信道幅度。
这里所述的迭代的接收机处理技术可被用于各种无线通信系统，例如基于OFDM的系统、多入多出(MIMO)系统等等。这些技术也可被用于下行链路(例如，前向链路)和上行链路(例如，反向链路)。对于所述下行链路，发射机200是接入点或基站的一部分，并且接收机300是用户终端或远程站的一部分。对于所述上行链路，发射机200是用户终端的一部分，并且接收机300是接入点的一部分。
这里所述的迭代的接收机处理技术可以用各种手段实现。例如，这些技术可以用硬件、软件或它们的组合来实现。对于硬件实现而言，用于执行迭代的接收机处理(例如，图3中的RX数据处理器330)的处理单元可以在以下设备内实现一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计成执行这里所述功能的其它电子单元、或者它们的组合。
对于软件实现而言，所述迭代的接收机处理技术可以用执行这里所述功能的模块(例如过程、功能等等)来实现。软件代码可以被保存在存储器单元(例如，图3中的存储器单元352)中，并可由处理器(例如，控制器350)执行。存储器单元可以在处理器内实现或在处理器外实现。
提供所述公开的实施例的上述描述可使得本领域的技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域的技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的主旨或范围的基础上应用于其他实施例。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而是与符合这里公开的原理和新颖特征的最广范围相一致。
权利要求
1.一种在无线通信系统中恢复数据的方法，包括获得信道增益和干扰的先验信息；基于接收数据符号以及所述信息增益和干扰的先验信息，导出与所述接收数据符号对应的编码比特的前向信息；解码所述前向信息以获得与所述接收数据符号对应的编码比特的反馈信息；基于与所述接收数据符号对应的编码比特的所述反馈信息，导出对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的后验信息；并且组合对应于所述接收数据符号的所述信道增益和干扰的后验信息以及所述信道增益和干扰的先验信息，以获得对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的更新信息。
2.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述信道增益和干扰的更新信息，至少一次额外迭代地重复所述导出前向信息。
3.如权利要求1所述的方法，还包括多次迭代地重复导出所述前向信息，解码所述前向信息，导出后验信息，以及组合所述后验信息和所述先验信息，并且其中，对于第一次迭代，所述前向信息是基于所述信道增益和干扰的先验信息导出的，并且对于每个后续迭代，所述前向信息是基于所述信道增益和干扰的更新信息导出的。
4.如权利要求1所述的方法，其中，与每个接收数据符号对应的编码比特的所述前向信息和反馈信息由所述编码比特的对数似然比(LLR)表示。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述信道增益和干扰的先验信息、对应于所述接收数据符号中的每一个的所述信道增益和干扰的后验信息、以及对应于所述接收数据符号中的每一个的所述信道增益和干扰的更新信息中的每一个由信道增益和干扰的联合概率分布表示。
6.如权利要求1所述的方法，其中，每个联合概率分布被量化为预定数目的值以减少复杂度。
7.如权利要求1所述的方法，其中，基于在所述联合概率分布中具有最大概率的点来选择所述预定数目的值。
8.如权利要求1所述的方法，其中，对于所述导出前向信息、解码所述前向信息、导出后验信息、以及组合所述后验信息和所述先验信息的每个后续迭代，减少所述预定数目的值。
9.如权利要求1所述的方法，其中，通过组合所述信道增益和干扰的先验信息和对应于所述接收数据符号中的其他数据符号的信道增益和干扰的后验信息，获得对应于所述接收数据符号中的每一个的所述信道增益和干扰的更新信息。
10.如权利要求1所述的方法，其中，基于接收导频符号来获得所述信道增益和干扰的先验信息。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述信道增益由信道幅度和信道相位组成，其中，非迭代地确定所述信道幅度，并且其中，为信道相位和干扰获得先验信息、后验信息、以及更新信息。
12.一种无线通信系统中的接收机，包括检测器，用于获得信道增益和干扰的先验信息并导出与接收数据符号对应的编码比特的前向信息；以及解码器，用于解码所述前向信息并提供与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息，并且其中，所述检测器还用于使用所述反馈信息来导出信道增益和干扰的更新信息，并且其中，所述检测器和所述解码器用于多次迭代地交换前向信息和反馈信息。
13.如权利要求12所述的接收机，其中，所述检测器是后验概率(APP)检测器。
14.如权利要求12所述的接收机，其中，所述检测器还使用所述接收数据符号和接收导频符号来导出所述信道增益和干扰的更新信息。
15.如权利要求12所述的接收机，其中，所述前向信息和反馈信息由与所述接收数据符号对应的所述编码比特的对数似然比(LLR)表示。
16.一种无线通信系统中的接收机，包括估计器，用于获得信道增益和干扰的先验信息；检测器，用于基于接收数据符号和所述信道增益和干扰的先验信息，导出与所述接收数据符号对应的编码比特的前向信息；以及解码器，用于解码所述前向信息以获得与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息，并且其中，所述估计器还用于基于与所述接收数据符号对应的所述编码比特的所述反馈信息，导出对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的后验信息，并组合对应于所述接收数据符号的所述信道增益和干扰的后验信息以及所述信道增益和干扰的先验信息来获得对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的更新信息。
17.如权利要求16所述的接收机，其中，所述估计器、检测器以及解码器用于多次迭代地导出前向信息、解码所述前向信息、导出后验信息、以及组合所述后验信息和所述先验信息，并且其中，所述检测器用于，对于第一次迭代，基于所述信道增益和干扰的先验信息导出所述前向信息，以及对于每个后续迭代，基于所述信道增益和干扰的更新信息导出所述前向信息。
18.如权利要求16所述的接收机，其中，所述无线通信系统是正交频分复用(OFDM)通信系统。
19.如权利要求16所述的接收机，其中，所述无线通信系统是跳频通信系统。
20.一种无线通信系统中的设备，包括用于获得信道增益和干扰的先验信息的装置；用于基于接收数据符号以及所述信息增益和干扰的先验信息，导出与所述接收数据符号对应的编码比特的前向信息的装置；用于解码所述前向信息以获得与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息的装置；用于基于与所述接收数据符号对应的所述编码比特的所述反馈信息，导出对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的后验信息的装置；以及用于组合对应于所述接收数据符号的所述信道增益和干扰的后验信息以及所述信道增益和干扰的先验信息，以获得对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的更新信息的装置。
21.如权利要求20所述的设备，还包括用于多次迭代地重复所述导出前向信息，解码所述前向信息，导出后验信息，以及组合所述后验信息和所述先验信息的装置，并且其中，对于第一次迭代，基于所述信道增益和干扰的先验信息来导出所述前向信息，以及对于每个后续迭代，基于所述信道增益和干扰的更新信息来导出所述前向信息。
22.一种用于存储指令的处理器可读介质，该指令被操作以获得信道增益和干扰的先验信息；基于接收数据符号以及所述信息增益和干扰的先验信息，导出与所述接收数据符号对应的编码比特的前向信息；解码所述前向信息以获得与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息；基于与所述接收数据符号对应的所述编码比特的所述反馈信息，导出对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的后验信息；并且组合对应于所述接收数据符号的所述信道增益和干扰的后验信息以及所述信道增益和干扰的先验信息，以获得对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的更新信息。
23.如权利要求22所述的处理器可读介质，其中，所述指令被进一步操作以多次迭代地重复所述导出前向信息，解码所述前向信息，导出后验信息，以及组合所述后验信息和所述先验信息，并且其中，对于第一次迭代，基于所述信道增益和干扰的先验信息来导出所述前向信息，以及对于每个后续迭代，基于所述信道增益和干扰的更新信息来导出所述前向信息。
24.一种在无线通信系统中恢复数据的方法，包括基于接收导频符号，获得信道增益和干扰的先验信息；基于接收数据符号以及所述信道增益和干扰的先验信息，计算与所述接收数据符号对应的编码比特的前向对数似然比(LLR)；解码所述编码比特的前向LLR以获得所述编码比特的反馈LLR；基于对应于所述接收数据符号的所述编码比特的反馈LLR，导出对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的后验信息；并且组合对应于所述接收数据符号的所述信道增益和干扰的后验信息以及所述信道增益和干扰的先验信息，以获得对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的更新信息。
25.如权利要求24所述的方法，还包括多次迭代地重复所述计算前向LLR，解码所述前向LLR，导出后验信息，以及组合所述后验信息和所述先验信息，并且其中，对于第一次迭代，基于所述信道增益和干扰的先验信息来计算所述前向LLR，以及对于每个后续迭代，基于所述信道增益和干扰的更新信息来计算所述前向信息。
26.如权利要求24所述的方法，其中，所述信道增益由信道幅度和信道相位组成，其中，非迭代地确定所述信道幅度，并且其中，为信道相位和干扰获得先验信息、后验信息以及更新信息。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述获得信道相位和干扰的先验信息包括针对至少一个接收导频符号中的每一个，计算信道相位和干扰的联合概率分布，并且组合所述至少一个接收导频符号的至少一个信道相位和干扰的联合概率分布，以获得信道相位和干扰的复合联合概率分布，其中所述信道相位和干扰的先验信息包括所述信道相位和干扰的复合联合概率分布。
28.如权利要求24所述的方法，其中，所述计算对应于所述接收数据符号中的每一个的前向LLR包括基于所述接收数据符号以及对应于所述接收数据符号的信道相位和干扰的联合概率分布，计算数据符号值x的概率分布，并且基于所述x的概率分布导出对应于所述接收数据符号的编码比特的前向LLR。
29.如权利要求24所述的方法，其中，使用最大后验(MAP)解码器或软输出维特比(SOV)解码器执行所述解码。
30.如权利要求24所述的方法，其中，使用Turbo解码器或低密度奇偶校验(LDPC)解码器的一次或多次迭代执行所述解码。
31.一种在无线通信系统中恢复数据的方法，包括获得信道增益的先验信息；获得干扰估计；基于接收数据符号、所述信息增益的先验信息、以及所述干扰估计，导出与所述接收数据符号对应的编码比特的前向信息；解码所述前向信息以获得与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息；基于所述干扰估计和与所述接收数据符号对应的所述编码比特的所述反馈信息，导出对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益的后验信息；并且组合对应于所述接收数据符号的所述信道增益的后验信息以及所述信道增益的先验信息，以获得对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益的更新信息。
32.如权利要求31所述的方法，还包括多次迭代地重复所述导出前向信息，解码所述前向信息，导出后验信息，以及组合所述后验信息和所述先验信息，并且其中，对于第一次迭代，基于所述信道增益的先验信息来导出所述前向信息，以及对于每个后续迭代，基于所述信道增益的更新信息来导出所述前向信息。
33.如权利要求31所述的方法，其中，与所述接收数据符号中的每一个对应的所述编码比特的所述前向和反馈信息由所述编码比特的对数似然比(LLR)表示。
34.如权利要求31所述的方法，其中，所述信道增益的先验信息、对应于所述接收数据符号中的每一个的所述信道增益的后验信息、对应于所述接收数据符号中的每一个的所述信道增益的更新信息中的每一个都由信道增益的概率分布表示。
35.如权利要求31所述的方法，其中，基于接收导频符号获得所述信道增益的先验信息和所述干扰估计。
36.如权利要求31所述的方法，其中，所述信道增益由信道幅度和信道相位组成，其中，非迭代地确定所述信道幅度，并且其中，为信道相位获得所述先验信息、所述后验信息、以及所述更新信息。
37.如权利要求31所述的方法，其中，所述信道增益的先验信息和所述干扰估计是通过下述获得的基于至少一个接收导频符号计算信道相位和干扰的联合概率分布，基于所述信道相位和干扰的联合概率分布，导出信道相位的概率分布和干扰的概率分布，其中，所述信道相位的先验信息包括所述信道相位的概率分布，并且基于所述干扰的分布，获得所述干扰估计。
38.一种无线通信系统中的接收机，包括估计器，用于导出信道增益的先验信息和干扰估计；检测器，用于基于接收数据符号、所述信道增益的先验信息和所述干扰估计，导出与所述接收数据符号对应的编码比特的前向信息；以及解码器，用于解码所述前向信息来获得与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息，并且其中，所述估计器还用于基于所述干扰估计和与所述接收数据符号中的每一个对应的所述编码比特的所述反馈信息，导出对应于该接收数据符号的信道增益的后验信息，并组合对应于所述接收数据符号的所述信道增益的后验信息和所述信道增益的先验信息来获得对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益的更新信息。
39.如权利要求38所述的接收机，其中，所述估计器、检测器以及解码器用于多次迭代地导出前向信息、解码所述前向信息、导出后验信息、以及组合所述后验信息和所述先验信息，并且其中，所述检测器用于，对于第一次迭代，基于所述信道增益的先验信息导出所述前向信息，以及对于每个后续迭代，基于所述信道增益的更新信息来导出所述前向信息。
40.无线通信系统中的一种设备，包括用于获得信道增益的先验信息的装置；用于获得干扰估计的装置；用于基于接收数据符号、所述信息增益的先验信息、以及所述干扰估计，导出与所述接收数据符号对应的编码比特的前向信息的装置；用于解码所述前向信息以获得与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息的装置；用于基于所述干扰估计和与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息，导出对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益的后验信息的装置；并且用于组合对应于所述接收数据符号的所述信道增益的后验信息以及所述信道增益的先验信息，以获得对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益的更新信息的装置。
41.如权利要求40所述的设备，还包括用于多次迭代地重复所述导出前向信息，解码所述前向信息，导出后验信息，以及组合所述后验信息和所述先验信息的装置，并且其中，对于第一次迭代，基于所述信道增益的先验信息来导出所述前向信息，以及对于每个后续迭代，基于所述信道增益的更新信息来导出所述前向信息。
42.一种在无线通信系统中执行信道相位估计的方法，包括基于接收符号执行信道相位的非迭代估计以获得所述信道相位的假设集，其中，所述假设集是信道相位的所有可能假设的子集；并且基于所述假设集和接收数据符号执行信道相位的迭代的面向数据的估计以获得从所述假设集中选定的最终信道相位估计。
43.如权利要求42所述的方法，其中，所述M个假设的假设集包括用于所述接收数据符号的M进制相移键控(PSK)调制方案的以2π/M分隔的M个相位。
44.如权利要求42所述的方法，还包括利用所述信道相位的所述假设集对所述接收数据符号执行迭代的检测和解码。
45.一种在无线通信系统中恢复数据的方法，包括基于接收符号获得信道相位估计；基于接收导频符号和所述信道相位估计获得信道增益的先验信息；基于接收数据符号以及所述信息增益的先验信息，导出与所述接收数据符号对应的编码比特的前向信息；解码所述前向信息以获得与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息；基于所述信道相位估计和与所述接收数据符号对应的所述编码比特的所述反馈信息，导出对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益的后验信息；并且组合对应于所述接收数据符号的所述信道增益的后验信息以及所述信道增益的先验信息，以获得对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益的更新信息。
46.如权利要求45所述的方法，其中，用信道相位的一组M个假设表示所述信道相位估计，其中M大于1。
47.如权利要求45所述的方法，还包括多次迭代地重复所述导出前向信息，解码所述前向信息，导出后验信息，以及组合所述后验信息和所述先验信息，并且其中，对于第一次迭代，基于所述信道增益的先验信息来导出所述前向信息，以及对于每个后续迭代，基于所述信道增益的更新信息来导出所述前向信息。
48.如权利要求45所述的方法，其中，根据M进制相移键控(PSK)调制方案导出所述接收数据符号，其中M＞2。
49.如权利要求48所述的方法，其中，所述先验信息、所述后验信息、和所述更新信息中每个都包括M个不同的信道相位值的M个分量。
50.如权利要求45所述的方法，其中，所述获得信道相位估计包括确定所述接收数据符号中的每一个的相位，如果必要，则将所述接收数据符号中的每一个的相位旋转到位于一个值域内，并且基于所述接收数据符号的旋转相位来计算所述相位估计。
51.如权利要求45所述的方法，其中，所述获得信道相位估计包括如果必要，则旋转所述接收数据符号中的每一个，使得所述旋转后的接收数据符号的相位位于一个值域内，基于所述旋转后的接收数据符号计算平均的接收数据符号，并且基于所述平均的接收数据符号计算所述信道相位估计。
52.一种无线通信系统中的接收机，包括估计器，用于基于接收数据符号来获得信道相位估计以及基于接收导频符号和所述信道相位估计来获得信道增益的先验信息；检测器，用于基于所述接收数据符号和所述信道增益的先验信息，导出与所述接收数据符号对应的编码比特的前向信息；以及解码器，用于解码所述前向信息以获得与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息，并且其中，所述估计器还用于基于所述信道相位估计和与所述接收数据符号对应的所述编码比特的所述反馈信息，导出信道增益的后验信息，并组合所述信道增益的后验信息以及所述信道增益的先验信息以获得信道增益的更新信息。
53.一种无线通信系统中的设备，包括用于基于接收数据符号获得信道相位估计的装置；用于基于接收导频符号和所述信道相位估计获得信道增益的先验信息的装置；用于基于所述接收数据符号以及所述信息增益的先验信息，导出与所述接收数据符号对应的编码比特的前向信息的装置；用于解码所述前向信息以获得与所述接收数据符号对应的所述编码比特的反馈信息的装置；用于基于所述信道相位估计和与所述接收数据符号对应的所述编码比特的所述反馈信息，导出信道增益的后验信息的装置；以及用于组合所述信道增益的后验信息以及所述信道增益的先验信息，以获得信道增益的更新信息的装置。
全文摘要
对于迭代的信道和干扰估计以及解码方案，首先基于接收导频符号获得信道增益和干扰的先验信息。与所述接收数据符号对应的编码比特的前向信息是基于所述接收数据符号和所述先验信息导出的，并且然后被解码以获得与所述接收数据符号对应的编码比特的反馈信息。基于接收数据符号的所述反馈信息导出对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的后验信息。组合对应于接收数据符号的所述后验信息和所述先验信息以获得对应于所述接收数据符号中的每一个的信道增益和干扰的更新信息。该过程可以多次迭代地重复。用信道增益和干扰的联合概率分布表示所述先验信息、后验信息、和更新信息。用对数似然比表示所述前向信息和反馈信息。
文档编号H04L1/00GK1951079SQ200580014040
公开日2007年4月18日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年3月1日
发明者阿莫德·汉德卡尔, 阿维尼施·阿格拉瓦尔, 凌复云 申请人:高通股份有限公司