专利名称：使用具有不明确性的串行局部化的解调的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及解调，并且更具体地说，涉及基于具有不明确性的串行局部化的解调。
背景技术：
解调涉及从根据具体星座调制并通过信道发射的信号中提取原始信息承载信号。 对于非常大的信号星座，解调过程的复杂性显著增大。在EDGE (增强数据速率GSM演进)、 HSPA(高速分组接入)、LTE(长期演进)和WiMax(微波接入全球互通)中已经采纳了比较大的信号星座，诸如16-QAM、32-QAM和64_QAM(正交幅度调制)。在HSPA中，多码传输产生甚至更大的有效星座。还有，在HSPA、LTE和WiMax中已经采纳了具有两个或更多流的 MIMO(多输入多输出)方案。MIMO实现也产生比较大的有效星座。当这些技术中的任一种技术以组合方式出现时，例如多码和ΜΙΜ0，解调复杂性进一步增大。理想的解调方案是MLD (最大似然检测)。然而，MLD的复杂性由于调制星座大小而显著增大和/或因为MIMO或多码的指数效应而增大到MLD变得不实际的那点。不太复杂的解决方案是可用的，诸如球体解码(SD)，其中解调器尝试近似MLD的性能，但将其对最佳解的搜索局限于所有可能发射信号的子集，并且其中通过球体描述该子集。SD中的关键步骤是信道矩阵的三角因数分解。这个步骤简化了在球体中对候选解的识别。另一个常规解调技术是MIMO QAM的ITS (迭代树搜索)检测。ITS可被视为SD的备选。与SD相同的是，ITS采用信道的三角因数分解。与SD不同的是，ITS将M算法用于减少对最佳候选者的搜索。ITS通过将QAM星座分成其四个象限并在中间计算中通过其质心表示每个象限来进一步细分(break down)搜索。所选择的象限本身再次被细分成其4 个象限，依此类推。这导致四叉树搜索。其它常规方法对由使用质心代替真正符号而引入的附加误差给出了特别关注。误差被模型化为其方差是确定的高斯噪声，并结合到似然计算中。然而，通常在质心表示与从位到符号的位映射之间进行紧密联系。也就是说，如果运用所谓的多级位映射，则识别象限相当于对某一对位进行判定。这种约束对位映射施加了限制，从而限制子集设计。
发明内容
在一系列级中执行解调。每级试图基于来自前一级的输入进一步局部化对解的搜索以便于下一级获益。该解调结构在本文称为具有不明确性的串行局部化(SLI)。SLI是 MLD的较低复杂性备选，其中MLD与用于MIMO环境的联合解调(JD) —致。孤立来看，给定的SLI解调级可能是相当不明确的，但取得了进展并避免了不可逆的错误判定。给定解调级通过输入表示星座的子集并输出进一步减小的子集来局部化该解。每级在候选者减少的子集之中进行选择。不明确性源于用交叠的子集表示调制星座。不明确性在多级结构中是有利的，因为不明确性在早先级中挫败了不可逆的坏判定。根据用于解调与通过信道运送的发射信号对应的接收信号的方法的实施例，该方法包含将与发射信号关联的星座点分组成多个子集，这些子集中的至少两个相邻子集具有一个或多个公共星座点，使得至少两个相邻子集交叠。对于每个星座点子集确定基于质心的值，并且基于质心的值被分组成一个或多个集合以便输入到具有多级的解调器。使用解调器解调接收信号。这些级中除了这些级的最末级之外的每级都使用输入到所述级的的基于质心的值的集合或由所述级选择的基于质心的值的集合作为星座点来局部化对最终符号判定的搜索。最末级使用输入到最末级的星座点子集之一或由最末级选择的星座点子集之一确定最终符号判定。当然，本发明不限于以上特征和优点。本领域的技术人员在阅读了如下具体实施方式
和看了附图后将认识到附加特征和优点。
图1例证了包含多级SLI解调器和星座处理模块的接收器的实施例的框图。图2例证了两级SLI解调器的实施例的框图。图3例证了由多级SLI解调器使用的交叠星座子集的实施例的图解。图4例证了由多级SLI解调器使用的交叠ASK星座子集的实施例的图解。图5例证了两级SLI解调器的另一实施例的框图。图6例证了多级SLI解调器的第i级的实施例的框图。图7例证了 N级SLI解调器的实施例的框图。图8例证了由多级SLI解调器使用的交叠QAM星座子集的实施例的图解。图9例证了由多级SLI解调器使用的交叠QAM星座子集的另一实施例的图解。
具体实施例方式图1例证了无线发射器100通过信道120与无线接收器110通信的实施例。该接收器包含基带处理器130以及包含在基带处理器130中的或与基带处理器130关联的多级 SLI解调器150和星座处理模块140。星座处理模块140将与发射信号关联的星座点分组成多个子集，例如ASK星座点、QAM星座点等子集。至少两个相邻子集具有一个或多个公共星座点以确保这些相邻子集交叠。在一些实施例中，所有相邻子集具有一个或多个公共星座点以确保所有相邻子集都交叠。在每种情况下，星座处理模块140还确定每个星座点子集的基于质心的值，并将基于质心的值分组成一个或多个集合。包含在每个集合中的值是基于质心的，因为它们可以是实际质心、质心的近似，诸如整数值或以某一有限精度量化的值、与质心最靠近的星座点等。更一般地说，为每个子集指定了基于质心的代表，从这里开始我们将基于质心的代表叫做质心。多级SLI解调器150包含多个级152、154以便在级中执行信号解调。除了最末级 154之外的每个解调级152都使用输入到级152的或由级152选择的基于质心的值的集合作为星座点来局部化对最终符号判定的搜索。最末解调级1 使用初始星座点子集确定该最终符号判定。这样，除了最末级巧4之外的每个解调级152还使用基于质心的值的集合作为星座点来局部化对解的搜索，从而降低解调器的总体复杂性。最末级1 基于实际星座子集输出最终解。星座处理模块140确保至少两个相邻星座点子集交叠以降低解调错误的可能性，特别是对于较早的解调级，这将在本文后面更详细描述。
图2例证了包含在图1的接收器110中的用于解调接收信号的2级SLI解调结构200的实施例。通过信道120运送接收信号IV并且最初使用符号星座Q在发射器100 调制接收信号IV仅出于纯例证性目的，没有ISI (符号间干扰)的有噪声信道上的信号传输实施例的单输入单输出(SISO)情形中的信号由下式给出rk = H0sk+vk(1)其中vk表示白高斯噪声，Htl表示信道120, 表示发射符号，并且所有量都是标量。 本领域技术人员可容易地将由等式(1)表示的信号模型扩展到其它情形，诸如MIMO和多码传输，其中等式(1)中的量变成向量和矩阵。最初发射的信号具有大小为q的符号星座Q。 接收器110的星座处理模块140以确保至少两个相邻子集交叠的方式将星座Q的点分组成多个子集。星座处理模块140还确定每个星座点子集的基于质心的值，并生成包含不一定属于Q的基于质心的值的备选星座Q'，以便输入到2级SLI解调结构200的第一级210。SLI结构200的第一级210使用备选星座Q'执行解调。也就是说，第一解调级 210使用包含在Q'中的基于质心的值作为星座点。Q'中的每个点都表示Q中的群集点子集。在一个实施例中，包含在Q'中的每个基于质心的值都是Q的具体子集的点的实际质心。在另一个实施例中，质心被近似为整数值。在又一个实施例中，包含在Q'中的每个基于质心的值都是Q的位置最靠近对应质心值的星座点。还可以使用基于根据Q的不同子集确定的质心导出的其它类型的值。第一解调级210输出属于Q'的符号判定。第二解调级220接受sf并使用sf 选择Q的局部化子集Q"作为其自己的星座。由第一解调级210输出的判定sf可被解释成 Q"在第一解调级210中的代表。第二解调级220输出属于Q"的最终符号判定、。基于最初接收的信号Α和子集Q"确定由第二级220输出的最终符号判定、，子集Q"是基于由第一级210输出的局部化符号判定Sj^选择的。在一个实施例中，两个解调级210、220都在它们的相应字母表上实现MLD。备选地，解调级210、220实现其它类型的解调方案，诸如联合检测、球体解码、树搜索等。2级SLI解调结构200在第一级210中进行q' = Q' |比较，并在第二级220中进行q" = |Q〃 I比较。当q' +q" < q时，SLI结构200的复杂性降低。还有，SLI具有恒定复杂性，不像其复杂性是随机变量的许多次优技术。SLI可模仿MLD的行为。图2的2级SLI结构200的性能主要受第一解调级210性能的限制，第一解调级的性能又由子集的选择确定。当没有相邻子集交叠时，性能变差了。 考虑不相交子集的情况。MLD隐式地定义每个星座点周围的判定区域(Voronoi区域)，由相比任何其它点最靠近那个点的接收值组成。判定区域边界是多面体的(由超平面截面构成)。两个星座点χ和y在它们的判定区域接触时是邻居。公共部分是超平面P(x，y)将根据χ和y的空间一分为二的截面。在退化情况下，公共部分可变成一条线或一点。现在考虑可用于两级SLI结构200的第一解调级210的Q的两个相邻子集X和Y。子集X和Y分别具有质心c (X)和c (Y)。考虑邻居对(x，y)，其中χ属于X，并且y属于Y。假设发射χ，并且第一解调级210犯了错误，并选择子集Y代替子集X。第一解调级210的有效判定边界是超平面P(c(X)，C(Y))。相比之下，MLD将基于P(x，y)进行选择。为了比较的目的，MLD可被认为是在X与Y之间进行有效判定。然后，有效判定边界由不同的最接近邻居对(χ，y) 的截面P(x，y)构成。
图3例证了二维中相邻子集X与Y之间的有效判定边界，其中超平面变成直线，并且每个星座点由圆圈表示。相比之下，MLD的判定边界是分段直锯齿形线。这些假设的判定边界之间的差异导致SLI的性能损失。交叠两个或更多相邻子集平滑了判定边界差异。具体地说，在两级SLI中，在第一解调级的相邻子集的交叠中包含最接近的邻居符号对意味着第一解调级不是必须对那些符号进行判定。将在第二级进行那个判定。用SLI，进一步从一级向下一级局部化搜索，但直到最末级才进行最终判定。具体地说，通过使最接近的邻居符号属于多个子集，较后解调级(例如图2中的第二级220)可以从较早级(例如图2中的第一级210)中的错误中恢复。在此上下文中，不明确性是有利的。然而，确保相邻子集交叠具有成本。就复杂性而言，相比分离情况，对于交叠情况，q' 增大或q"增大或二者都增大。图4例证了分组成3个子集的8-ASK星座的示范实施例。8-ASK星座由下式给出Q = {-7,-5,-3,-1,+1,+3,+5,+7}(2)图4中示出的三个交叠子集具有由下式给出的质心Q' = {-4,0, +4}(3)交叠意味着图2的SLI结构200的第二解调级220经常能从由第一解调级210进行的坏判定中恢复。图4中示出的两个较外部子集是彼此的偏移，并且该偏移等于质心差。 SLI复杂性可通过考虑这些子集的高度结构化性质进一步得到降低。当然，也可与SLI —起使用不太结构化的子集。图5例证了用于解调信号的2级SLI解调结构500的另一实施例。图5中示出的2级SLI结构500类似于图2中示出的2级SLI结构，只是它根据图4中示出的ASK星座子集的高度结构化性质进行了调整。输入到第一解调级510的或由第一解调级510选择的星座是表示为Q' [1]的质心集合。第一解调级510输出判定Sf，Sf是包含在Q' [1]中最紧密对应于信号的基于质心的值。第一解调级510还作为Sf和通过其运送信号的信道120的函数生成再调制信号if,如下式所给出的
权利要求
1.一种解调与通过信道运送的发射信号对应的接收信号的方法，所述方法包括将与所述发射信号关联的星座点分组成多个子集，所述子集中的相邻子集具有一个或多个公共星座点，使得至少两个相邻子集交叠； 确定每个所述星座点子集的基于质心的值；将所述基于质心的值分组成一个或多个集合以便输入到具有多个级的解调器；以及使用所述解调器解调所述接收信号，所述级中除了所述级的最末级之外的每个级都使用输入到该级的基于质心的值的集合或由该级选择的基于质心的值的集合作为星座点来局部化对最终符号判定的搜索，并且所述最末级使用输入到所述最末级的星座点子集之一或由所述最末级选择的星座点子集之一确定所述最终符号判定。
2.如权利要求1所述的方法，其中与所述发射信号关联的星座是对于通过其运送所述发射信号的信道确定的有效星座。
3.如权利要求1所述的方法，其中与所述发射信号关联的星座对应于用于在传输之前调制所述发射信号的星座。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述级的第一级通过如下操作局部化对所述最终符号判定的搜索使用输入到所述第一级的所述质心集合来解调所述接收信号以生成由所述第一级输出的局部化符号判定；作为由所述第一级生成的所述局部化符号判定和通过其运送所述发射信号的信道的函数，生成与所述第一级关联的再调制信号；以及从所述接收信号中移除与所述第一级关联的所述再调制信号以生成已修改信号以便输入到紧接在所述第一级之后的级。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述解调器具有耦合在所述第一级与所述最末级之间的一个或多个中间级，所述中间级中的每一个中间级通过如下操作局部化对所述最终符号判定的搜索使用输入到所述中间级的所述基于质心的值的集合或由所述中间级选择的所述基于质心的值的集合来解调由紧接在所述中间级之前的级输出的所述接收信号的修改版以生成由所述中间级输出的局部化符号判定；作为所述信道和由所述中间级生成的所述局部化符号判定的函数，生成与所述中间级关联的再调制信号；以及从由紧接的前一级输出的所述接收信号的修改版中移除与所述中间级关联的所述再调制信号以生成所述接收信号的新的修改版以便输入到紧接在所述中间级之后的级。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述解调器的所述最末级通过如下操作确定所述最终符号判定使用输入到所述最末级的所述星座点子集或由所述最末级选择的所述星座点子集来解调由紧接在所述最末级之前的所述级输出的所述接收信号的修改版以生成与所述最末级关联的局部化符号判定；以及对由不同级生成的所述局部化符号判定中的每个局部化符号判定求和以生成所述最终符号判定。
7.如权利要求6所述的方法，其中输入到所述最末级的星座点子集或由所述最末级选择的星座点子集是其基于质心的值等于0的子集。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述发射信号包括从多个天线发射的多个信号分量。
9.如权利要求1所述的方法，其中用2lASK调制方案调制所述发射信号，所述解调器包括N个所述级，输入到所述第i级的基于质心的值的集合或由所述第i级选择的基于质心的值的集合具有基于质心的值{_2Μ，0，+2Μ}，并且输入到所述最末级的星座点子集或由所述最末级选择的星座点子集具有2l-n+1ASK的星座，并且其中可用于输入到所述最末级的所述子集的最左边子集或可用于由所述最末级选择的所述子集的最左边子集对应于所述子集中最中心子集移位所述基于质心的值的左边值，并且可用于输入到所述最末级的所述子集的最右边子集或可用于由所述最末级选择的所述子集的最右边子集对应于所述最中心子集移位所述基于质心的值的右边值。
10.如权利要求1所述的方法，其中用QAM方案调制所述发射信号，根据ASK调制方案确定基于ASK的质心的K个集合，并且根据ASK质心的K个集合确定基于QAM的质心的M 个集合以便输入到所述解调器作为星座点，其中M = K2。
11.如权利要求1所述的方法，包括选择由所述解调器的所述最末级用于基于由紧接在所述最末级之前的级输出的局部化符号判定确定所述最终符号判定的所述星座点子集， 所述局部化符号判定对应于包含在输入到所述紧接的前一级的基于质心的值的集合或由所述紧接的前一级选择的基于质心的值的集合中的所述基于质心的值之一。
12.如权利要求11所述的方法，包括基于所述接收信号和为所述解调器的所述最末级选择的所述星座点子集确定所述最终符号判定。
13.如权利要求1所述的方法，其中确定每个所述星座点子集的基于质心的值包括确定每个所述星座点子集的质心。
14.一种接收器，包括星座处理模块，可操作以将与发射信号关联的星座点分组成多个子集，所述子集中至少两个相邻子集具有一个或多个公共星座点使得所述至少两个相邻子集交叠，确定每个所述星座点子集的基于质心的值，并将所述基于质心的值分组成一个或多个集合；以及多个解调级，所述解调级中除了所述解调级的最末解调级之外的每个解调级都可操作以使用输入到该解调级的基于质心的值的集合或由该解调级选择的基于质心的值的集合作为星座点来局部化对最终符号判定的搜索，并且所述最末解调级可操作以使用输入到所述最末解调级的所述星座点子集或由所述最末解调级选择的所述星座点子集确定所述最终符号判定。
15.如权利要求14所述的接收器，其中与所述发射信号关联的星座是对于通过其运送所述发射信号的信道确定的有效星座。
16.如权利要求14所述的接收器，其中与所述发射信号关联的星座对应于用于在传输之前调制所述发射信号的星座。
17.如权利要求14所述的接收器，其中所述解调级中的第一解调级可操作以使用输入到所述第一解调级的所述基于质心的值的集合来解调接收信号以生成由所述第一解调级输出的局部化符号判定，作为由所述第一解调级生成的所述局部化符号判定和通过其运送所述发射信号的信道的函数生成与所述第一解调级关联的再调制信号，并从所述接收信号中移除与所述第一解调级关联的所述再调制信号以生成已修改信号以便输入到紧接在所述第一解调级之后的解调级。
18.如权利要求17所述的接收器，其中所述接收器包括耦合在所述第一解调级与所述最末解调级之间的一个或多个中间解调级，所述中间解调级中的每一个中间解调级可操作以使用输入到所述中间解调级的基于质心的值的集合或由所述中间解调级选择的基于质心的值的集合来解调由紧接在所述中间解调级之前的所述解调级输出的所述接收信号的修改版以生成由所述中间解调级输出的局部化符号判定，作为所述信道和由所述中间解调级生成的所述局部化符号判定的函数来生成与所述中间解调级关联的再调制信号；并从由紧接的前一解调级输出的所述接收信号的修改版中移除与所述中间解调级关联的所述再调制信号以生成所述接收信号的新的修改版以便输入到紧接在所述中间解调级之后的解调级。
19.如权利要求17所述的接收器，其中所述最末解调级可操作以使用输入到所述最末解调级的所述星座点子集或由所述最末解调级选择的所述星座点子集来解调由紧接在所述最末解调级之前的所述解调级输出的所述接收信号的修改版以生成与所述最末解调级关联的局部化符号判定，并对为不同解调级生成的所述局部化符号判定中的每个局部化符号判定求和以生成所述最终符号判定。
20.如权利要求19所述的接收器，其中每个所述解调级包括可操作以生成所述对应局部化符号判定的最大似然检测器。
21.如权利要求19所述的接收器，其中输入到所述最末解调级的星座点子集或由所述最末解调级选择的星座点子集是其基于质心的值等于0的子集。
22.如权利要求14所述的接收器，其中所述发射信号包括从多个天线发射的多个信号分量。
23.如权利要求14所述的接收器，其中用21SK调制方案调制所述发射信号，所述接收器包括N个所述解调级，输入到所述第i解调级的基于质心的值的集合或由所述第i解调级选择的基于质心的值的集合具有基于质心的值{_2Μ，0，+2Μ}，并且输入到所述最末解调级的星座点子集或由所述最末解调级选择的星座点子集具有2l-n+1ASK的星座，并且其中可用于输入到所述最末解调级的所述子集的最左子集或可用于由所述最末解调级选择的所述子集的最左子集对应于所述子集中最中心子集移位所述基于质心的值的左值，并且可用于输入到所述最末解调级的所述子集的最右子集或可用于由所述最末解调级选择的所述子集的最右子集对应于所述最中心子集移位所述基于质心的值的右值。
24.如权利要求14所述的接收器，其中用QAM方案调制所述发射信号，并且所述星座处理模块可操作以根据ASK调制方案确定基于ASK的质心的K个集合，并且根据ASK质心的 K个集合确定基于QAM的质心的M个集合以便输入到所述解调级中除了所述最末解调级之外的每个解调级或由所述解调级中除了所述最末解调级之外的每个解调级选择，其中M = K2。
25.如权利要求14所述的接收器，其中所述最末解调级可操作以选择用于基于由紧接在所述最末解调级之前的所述解调级输出的局部化符号判定确定所述最终符号判定的所述星座点子集，所述局部化符号判定对应于包含在输入到所述紧接的前一解调级的基于质心的值的集合中的或包含在由所述紧接的前一解调级选择的基于质心的值的集合中的基于质心的值之一。
26.如权利要求25所述的接收器，其中所述最末解调级可操作以基于接收信号和由所述最末解调级选择的所述星座点子集确定所述最终符号判定。
全文摘要
接收器包含星座处理模块和多个解调级。星座处理模块将与发射信号关联的星座点分组成多个子集。这些子集中的至少两个相邻子集具有一个或多个公共星座点，使得至少两个相邻子集交叠。星座处理模块还确定每个星座点子集的基于质心的值，并将基于质心的值分组成一个或多个集合。除了最末解调级的每个解调级都使用输入到解调级的基于质心的值的集合或由解调级选择的基于质心的值的集合作为星座点局部化对最终符号判定的搜索。最末解调级使用输入到最末解调级的星座点子集或由最末解调级选择的星座点子集确定最终符号判定。
文档编号H04L27/34GK102484632SQ201080039369
公开日2012年5月30日 申请日期2010年8月25日 优先权日2009年8月27日
发明者A·S·海拉拉 申请人:瑞典爱立信有限公司