Система мультиплексной передачи данных с многими входами и выходами и способ разделения сигналов

Изобретение относится к приемникам систем мультиплексной передачи данных со многими входами и выходами. Предлагаемый приемник (200) системы (50) мультиплексной передачи данных со многими входами и выходами (MIMO), в которой осуществляют одновременную передачу множества сигналов с множества ветвей (101, 102, 103, 104) передающих антенн на одной частоте, причем переданные сигналы восстанавливают путем приема сигналов несколькими принимающими антеннами (201, 202, 203, 204), разделения принятых сигналов и поиска надлежащих метрик символов для каждой из ветвей, содержит модуль (230) QR-разложения, предназначенный для QR-разложения принятых сигналов с целью ортогонализации переданных сигналов; модуль (251) ранжирования пробных копий символов, предназначенный для вычитания прошедших отбор пробных копий символов из принятых сигналов, подвергшихся QR-разложению, с целью получения остающихся принятых сигналов и ранжирования остающихся сигналов в порядке возрастания предполагаемых метрик пути остающихся принятых сигналов; модуль (252) выбора пробных копий символов, предназначенный для выбора пробных копий символов в порядке ранжирования; модуль (253) вычисления метрик пути, предназначенный для вычисления метрик пути выбранных пробных копий символов; модуль (254) порогового компаратора, предназначенный для сравнения вычисленных метрик пути с предварительно заданным пороговым значением, в котором при превышении одной из вычисленных метрик пути предварительно заданного порогового значения эту метрику пути и последующие метрики пути удаляют без проведения дальнейшего поиска. Техническим результатом является сокращение объема вычислений. 2 н. и 6 з.п. ф-лы. 19 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к приемникам систем мультиплексной передачи данных с многими входами и выходами и способам разделения сигналов, более конкретно, касается приемника и способа, использующих способ декодирования списка по сфере (List Sphere Decoding, LSD) с адаптивным выбором отобранных пробных копий символов (symbol replica candidates).

Уровень техники

Пространственное мультиплексирование посредством многих входов и выходов (Multiple Input Multiple Output, MIMO) представляет собой одну из технологий, обеспечивающих возможность осуществления обмена большими объемами данных с высокой скоростью. Фиг.1 схематически иллюстрирует общую конфигурацию системы 10 мультиплексирования MIMO. Система 10 мультиплексирования MIMO содержит передатчик 100, передающий множество различных сигналов или данных через различные ветви 101, 102, … антенны с использованием одной и той же частоты, времени и/или кода. Приемник 200 принимает пространственно мультиплексированное множество различных сигналов посредством антенн 201, 202 … и разделяет принятые сигналы для восстановления переданных сигналов или данных. Поскольку система мультиплексирования MIMO может одновременно передавать и принимать различные данные, это резко повышает скорость обмена информацией.

Предлагались некоторые схемы разделения сигналов для мультиплексирования MIMO. Среди них предпочтительным является способ максимальной вероятности детектирования (Maximum Likelihood of Detection, MLD), т.к. способ MLD обладает превосходными характеристиками разделения сигналов и позволяет уменьшить требуемое отношение энергии сигнала, приходящейся на один бит, к спектральной плотности шума и, следовательно, обеспечить высокую пропускную способность. Однако при использовании способа MLD необходимо вычислять метрики путей (branch metrics) (квадраты евклидовых расстояний) всех возможных пробных копий символов относительно всех путей в передаче (переданных сигналов), что приводит к чрезвычайно объемным и сложным вычислениям. При использовании MLD восстановление переданных сигналов возможно в предположении, что комбинация пробных копий символов, обладающая наименьшей метрикой путей, представляет собой правильную комбинацию переданных сигналов. При практическом использовании способа MLD желательно уменьшить объем и сложность вычислений.

В качестве одного из перспективных подходов, позволяющего сократить объем вычислений в способе MLD, был предложен способ декодирования списка по сфере (List Sphere Decoding, LSD). В соответствии со способом LSD используется техника QR-разложения для ортогонализации переданных сигналов (с получением состояния, в котором каждый из принятых сигналов содержит только определенный компонент (компоненты) переданного сигнала и не содержит другие компоненты переданных сигналов, как показано на фиг.2). Предварительно задают соответствующее пороговое значение. Переданные сигналы или пути в передаче сортируют или ранжируют в порядке убывания отношения интенсивности сигнала к интенсивности смеси помехи и шума (Signal to Interference plus Noise power Ratio, SINR). Метрики путей для пробных копий символов относительно путей в передаче сравнивают с пороговым значением в порядке убывания значений SINR принятых сигналов. По результатам сравнения отбрасывают пробные копии символов, соответствующие переданным сигналам низшего ранга (см. В.М.Hochwald, et al., "Achieving near-capacity on multiple-antenna channel," IEEE Trans. Commun., vol. 51, no. 3, pp.389-399, March 2003).

QR-разложение подробно описано ниже. Предположим, что переданные сигналы представлены вектором х (х1, х2, х3 и х4, если используются четыре ветви передающей антенны), а принятые сигналы представлены вектором y (y1, y2, y3 и y4, если используются четыре принимающие антенны). Тогда для принятых сигналов справедливо следующее уравнение (1):

где Н - матрица каналов, которая может быть получена путем оценки каналов приемником при помощи известных ортогональных контрольных сигналов, мультиплексированных с передаваемыми сигналами. Ортогональные контрольные сигналы мультиплексируют с передаваемыми сигналами посредством мультиплексирования с разделением по времени, мультиплексирования с разделением по частоте или мультиплексирования с кодовым разделением или же посредством сочетания данных способов.

Затем определяют унитарную матрицу Q и верхнюю треугольную матрицу R, удовлетворяющие следующему уравнению (2):

С использованием произведения QR приведенное выше уравнение (1) можно преобразовать в следующее уравнение (3):

Левую и правую части уравнения (3) умножают слева на эрмитово сопряженную матрице Q матрицу QH, в результате чего получают следующее уравнение (4):

Уравнение, представленное на фиг.2, содержит компоненты x1, x2, x3 и x4 переданных сигналов х и компоненты z1, z2, z3 и z4 принятых сигналов QHy, полученные ортогонализацией переданных сигналов х. Например, поскольку компонента z1=r44x1, она содержит только компоненту х1, но не содержит других компонент вектора х. Компонента z2 содержит только компоненты x1 и x2. В настоящем описании такое состояние называется «ортогональным».

Что касается принятых сигналов z, ортогонализуя таким образом переданные сигналы х с использованием верхней треугольной матрицы R, метрики путей для каждого переданного сигнала (x1, x2, x3, x4), переданного ветвью 101 антенны, относительно каждой пробной копии символа (S1, S2, S3, S4, S5, S6,…) поочередно сравнивают с пороговым значением. В соответствии с результатами сравнения (например, белый кружок S1, нарисованный сплошной линией, для х1 на этапе 1, представленный на фиг.3, имеет значение больше порогового значения), пробные копии символов низшего ранга (например, последующие пробные копии символов, представленные белыми кружками, нарисованными пунктирной линией, на этапе 2) для переданных сигналов (например, для сигнала х2 на этапе 2 по фиг.3) отбрасывают для сокращения объема вычислений. Каждый этап соответствует каждой ветви передающей антенны и, следовательно, каждому переданному сигналу. Отбор пробных копий символов на каждом этапе позволяет восстановить сигнал, переданный каждой ветвью антенны.

Фиг.3 схематически иллюстрирует процедуру вычисления и сравнения метрик путей в вышеописанном способе LSD при условии использования квадратурной фазовой модуляции (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK) и мультиплексирования 2×2 MIMO. Белые кружки, изображенные сплошными и пунктирными линиями, соответствуют пробным копиям символов, отброшенным по результатам сравнения с пороговым значением. Черные кружки соответствуют пробным копиям символов, прошедшим отбор. В приведенном примере процедуру вычисления и сравнения начинают с шага S1, проходят шаги S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10 и S11 и заканчивают на шаге S12.

Использование известного способа LSD позволяет осуществлять вышеописанные операции и может сократить объем вычислений по сравнению со способом MLD. Однако способ LSD обладает недостатком, связанным с тем, что объем вычислений все же остается слишком большим для эффективного практического применения. А именно для всех пробных копий символов (например. S3, S4, S5, S6, S9, S10, S11, S12), добавляемых на следующем этапе, требуется вычисление метрик путей, что ограничивает сокращение объема вычислений.

Фиг.4 иллюстрирует процедуру вычисления и сравнения метрик путей на этапе m+1 по традиционному способу LSD в случае 16-уровневой квадратурной амплитудной модуляции (16-level Quadrature Amplitude Modulation, 16QAM). На этапе m+1 требуется вычисление метрик путей для всех 16 пробных копий символов. Хотя некоторые из пробных копий символов (обозначенные белыми кружками S1, S3,…) отбрасывают по результатам сравнения с пороговым значением, вычисление метрик путей требуется даже для отбрасываемых пробных копий символов, что не позволяет на самом деле произвести дальнейшее сокращение объема вычислений.

Раскрытие изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается приемник системы мультиплексной передачи данных MIMO и способ разделения сигналов, основанный на способе LSD и позволяющий обеспечить дальнейшее сокращение объема вычислений.

Признаки настоящего изобретения изложены в нижеследующем описании и частично станут очевидны из описания и прилагающихся чертежей или же могут быть выяснены при практическом применении изобретения в соответствии с информацией, содержащейся в описании. Решение проблемы, обеспечиваемое настоящим изобретением, будет воплощено и достигнуто при помощи конкретных системы и способа, определенных в описании настолько полно, ясно, кратко и точно, чтобы обеспечить возможность практического осуществления изобретения лицами, обладающими средним уровнем компетентности в данной области.

Для обеспечения решения указанных проблем и в соответствии с задачами, на решение которых направлено изобретение, осуществленное и в общих чертах описанное в настоящем документе, предлагаются следующий конкретный способ и система.

В соответствии с одним из аспектов изобретения предлагается приемник системы мультиплексной передачи данных со многими входами и выходами (MIMO), в которой осуществляется одновременная передача множества сигналов с множества ветвей передающих антенн на одной частоте, причем переданные сигналы восстанавливаются путем приема сигналов множеством принимающих антенн, разделения принятых сигналов и поиска надлежащих метрик символов для каждой из ветвей, содержащий модуль QR-разложения, выполненный с возможностью QR-разложения принятых сигналов для ортогонализации переданных сигналов; модуль ранжирования пробных копий символов, выполненный с возможностью вычитания прошедших отбор пробных копий символов из принятых сигналов, подвергшихся QR-разложению, для получения остающихся принятых сигналов и ранжирования остающихся сигналов в порядке возрастания предполагаемых метрик пути остающихся принятых сигналов; модуль выбора пробных копий символов, выполненный с возможностью выбора пробных копий символов в порядке ранжирования; модуль вычисления метрик пути, выполненный с возможностью вычисления метрик пути выбранных пробных копий символов; модуль порогового компаратора, выполненный с возможностью сравнения вычисленных метрик пути с предварительно заданным пороговым значением, при этом при превышении одной из вычисленных метрик пути предварительно заданного порогового значения эта метрика пути и последующие метрики пути удаляются без проведения дальнейшего поиска.

В предлагаемом приемнике модуль ранжирования пробных копий символов предпочтительно выполнен с возможностью детектирования по квадрантам, определяя, в каком квадранте ортогональной системы координат сигнальной плоскости присутствует один из остающихся сигналов, повторяя определение с сужением области детектирования по квадрантам, получая пространственное положение указанного одного из оставшихся сигналов в сигнальной плоскости и определяя величину метрики пути по пространственному положению.

В соответствии с другим аспектом изобретения при определении превышения метрикой пути порогового значения производится дальнейший поиск предварительно заданного числа пробных копий символов без немедленного завершения поиска.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения пробные копии символов, метрики пути которых меньше порогового значения, вносятся в список, а после заполнения списка новая пробная копия символа, подлежащая добавлению к списку, сравнивается с пробной копией символа, содержащейся в списке и имеющей наибольшую метрику пути, и, если метрика пути новой пробной копии символа меньше, чем метрика пути пробной копии символа, содержащейся в списке, пробная копия символа, содержащаяся в списке, заменяется новой пробной копией символа, а пороговое значение изменяется на наибольшее значение метрики пути.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения пробные копии символов, метрики пути которых меньше порогового значения, вносятся в список, а после заполнения списка новая пробная копия символа, подлежащая добавлению к списку, сравнивается с пробной копией символа, содержащейся в списке и имеющей наибольшую метрику пути, и, если метрика пути новой пробной копии символа меньше, чем метрика пути пробной копии символа, содержащейся в списке, пробная копия символа, содержащаяся в списке, заменяется на новую пробную копию символа, при этом в списке сохраняется предварительно определенное число замененных пробных копий символов.

В соответствии с дальнейшим аспектом изобретения поиск пробных копий символов завершается после выполнения предварительно определенного объема вычислений.

В соответствии с дальнейшим аспектом изобретения приемник дополнительно содержит модуль оценки каналов, выполненный с возможностью оценки каналов на основании ортогональных контрольных сигналов, содержащихся в принятых сигналах; модуль ранжирования переданных сигналов, выполненный с возможностью ранжирования переданных сигналов в порядке убывания их принятых значений отношения интенсивности сигнала к интенсивности смеси помехи и шума на основании оценки каналов.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения ортогональные контрольные сигналы мультиплексируются с переданными сигналами посредством мультиплексирования с разделением по времени, мультиплексирования с разделением по частоте, мультиплексирования с кодовым разделением или посредством сочетания данных способов.

В соответствии с дальнейшим аспектом изобретения предлагается способ разделения сигналов в системе мультиплексной передачи данных со многими входами и выходами, в которой осуществляют одновременную передачу множества сигналов с множества ветвей передающих антенн на одной частоте, причем переданные сигналы восстанавливают путем приема сигналов множеством принимающих антенн, разделения принятых сигналов и поиска надлежащих метрик символов для каждой из ветвей, состоящий в том, что осуществляют QR-разложение принятых сигналов для ортогонализации переданных сигналов; вычитают прошедшие отбор пробные копии символов из принятых сигналов, подвергшихся QR-разложению, для получения остающихся принятых сигналов; ранжируют остающиеся сигналы в порядке возрастания предполагаемых метрик пути остающихся принятых сигналов; выбирают пробные копии символов в порядке ранжирования; вычисляют метрики пути выбранных пробных копий символов; сравнивают вычисленные метрики пути с предварительно заданным пороговым значением, при этом при превышении одной из вычисленных метрик пути предварительно заданного порогового значения эту метрику пути и последующие метрики пути удаляют без проведения дальнейшего поиска.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения обеспечивается возможность дальнейшего сокращения объема вычислений.

Краткое описание чертежей

- Фиг.1 схематически иллюстрирует общую структуру системы мультиплексирования MIMO.

- Фиг.2 иллюстрирует пример ортогонализации переданных сигналов при помощи QR-разложения.

- Фиг.3 схематически иллюстрирует процедуру вычисления и сравнения метрик пути в известном способе LSD.

- Фиг.4 схематически иллюстрирует процедуру вычисления и сравнения метрик пути на этапе m+1 известного способа LSD.

- Фиг.5 схематически иллюстрирует общую структуру системы мультиплексной передачи данных MIMO по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

- Фиг.6 иллюстрирует три возможности мультиплексирования контрольных сигналов.

- На фиг.7 представлен пример структуры обрабатывающего модуля LSD по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

- На фиг.8 представлена блок-схема, иллюстрирующая пример работы обрабатывающего модуля LSD.

- Фиг.9 схематически иллюстрирует способ вычисления и сравнения метрик пути на этапе m+1 по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

- Фиг.10 иллюстрирует пример ранжирования пробных копий символов при детектировании по квадрантам.

- На фиг.11 представлен пример того же ранжирования при детектировании по квадрантам.

- На фиг.12 представлена блок-схема, иллюстрирующая еще один пример работы обрабатывающего модуля LSD.

- Фиг.13 схематически иллюстрирует способ вычисления и сравнения метрик путей с учетом того же ранжирования.

- На фиг.14 представлен пример списка пробных копий символов, прошедших отбор на конечном этапе.

- На фиг.15 представлена блок-схема, иллюстрирующая еще один пример работы обрабатывающего модуля LSD.

- На фиг.16 представлен еще один пример списка пробных копий символов, прошедших отбор на конечном этапе.

- На фиг.17 представлена блок-схема, иллюстрирующая еще один пример работы обрабатывающего модуля LSD.

- Фиг.18 схематически иллюстрирует диапазон различий в объеме вычислений.

- На фиг.19 представлена блок-схема, иллюстрирующая еще один пример работы обрабатывающего модуля LSD.

Список обозначений.

100 передатчик
101-104 антенна
111-114 мультиплексор ортогональных контрольных сигналов
200 приемник
201-204 антенна
210 модуль оценки каналов
220 модуль ранжирования переданных сигналов
230 модуль QR-разложения
240 модуль умножения на QH
250 обрабатывающий модуль LSD
251 модуль ранжирования пробных копий символов
252 модуль выбора пробных копий символов
253 модуль вычисления метрик пути
254 модуль порогового компаратора
260 список
Р1-Р4 контрольные сигналы
30 сигнальная плоскость для детектирования сигналов в способе детектирования по квадрантам
31 прошедший отбор принятый сигнал

Осуществление изобретения

Ниже приведено описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 схематически иллюстрирует общую структуру системы 50 мультиплексной передачи данных MIMO по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Система 50 мультиплексной передачи данных MIMO содержит по четыре антенны на передающей и принимающей стороне, однако число антенн может быть не ограничено четырьмя.

Передатчик 100, представленный на фиг.5, содержит мультиплексоры 111-114 ортогональных контрольных сигналов, которые осуществляют мультиплексирование предназначенных для передачи данных 1-4 с ортогональными контрольными сигналами. Передатчик 100 дополнительно содержит четыре антенны 101-104, соединенные с соответствующими мультиплексорами 111-114 ортогональных контрольных сигналов.

Приемник 200 содержит антенны 201-204, предназначенные для приема сигналов, и модуль 210 оценки каналов, осуществляющий оценку каналов (генерирующий матрицу каналов) на основе ортогональных контрольных сигналов, содержащихся в принимаемых сигналах. Приемник 200 дополнительно содержит модуль 220 ранжирования переданных сигналов, осуществляющий ранжирование или сортировку переданных сигналов по величине их SINR на основании результатов оценки каналов. Переданные сигналы ранжируют от сигнала с наибольшим принятым значением SINR до сигнала с наименьшим принятым значением SINR. Приемник 200 дополнительно содержит модуль 230 QR-разложения, осуществляющий QR-разложение с целью ортогонализации переданных сигналов, модуль 240 умножения на QH, осуществляющий умножение эрмитово сопряженной матрицы QH на сигналы, принятые антеннами 201-204, и обрабатывающий модуль 250 LSD 250, осуществляющий разделение умноженных на матрицу QH принятых сигналов по способу LSD. Ранжирование в модуле 220 ранжирования переданных сигналов осуществляют таким образом, что полученное значение SINR каждой антенны сравнивают с другими, и строки матрицы каналов сортируют или переставляют по порядку от наименьшего принятого значения SINR к наибольшему. Поиск пробных копий символов с использованием ранжированных таким образом переданных сигналов уменьшает вероятность поиска и обнаружения пробных копий символов, метрики пути которых больше порогового значения, что позволяет сократить объем вычислений.

Фиг.6 иллюстрирует три примера способов мультиплексирования контрольных сигналов. На фиг.6(а) представлен пример, в котором контрольные сигналы Р1-Р4 мультиплексированы с разделением по времени. На фиг.6(b) представлен пример, в котором контрольные сигналы Р1-Р4 мультиплексированы с разделением по частоте. На фиг.6(с) представлен пример, в котором контрольные сигналы Р1-Р4 мультиплексированы посредством кодового разделения. Также может использоваться сочетание различных способов мультиплексирования.

Фиг.7 иллюстрирует пример структуры одного этапа, осуществляемого обрабатывающим модулем 250 LSD, содержащимся в приемнике 200 по фиг.5. На каждом этапе могут быть реализованы функции исключительно для данного этапа. В альтернативном варианте может быть реализована только одна функция, используемая на нескольких этапах с соответствующими изменениями параметров.

Обрабатывающий модуль 250 LSD, представленный на фиг.7, содержит модуль 251 ранжирования пробных копий символов, в котором из принятых сигналов (принятых сигналов после их умножения на QH), полученных ортогонализацией переданных сигналов посредством QR-разложения, вычитаются компоненты сигнала пробных копий символов, прошедших отбор, с целью получения остающихся принятых сигналов, а остающиеся принятые сигналы ранжируются или сортируются по их предполагаемым метрикам пути, от меньших метрик пути к большим.

Обрабатывающий модуль 250 LSD дополнительно содержит модуль 252 выбора пробных копий символов, в котором пробные копии символов выбирают по отсортированным принятым сигналам по порядку от принятых сигналов с наибольшим рангом (с наименьшей предполагаемой метрикой пути) до принятых сигналов с наименьшим рангом (с наибольшей предполагаемой метрикой пути).

Обрабатывающий модуль 250 LSD дополнительно содержит модуль 253 вычисления метрики пути, в котором вычисляются метрики пути выбранных пробных копий символов.

Обрабатывающий модуль 250 LSD 250 дополнительно содержит модуль 254 порогового компаратора, в котором вычисленные метрики пути сравниваются с предварительно заданным пороговым значением.

Если по результатам сравнения в модуле 254 порогового компаратора метрика пути пробной копии символа оказывается меньше предварительно заданного порогового значения, процедура переходит к следующему этапу (соответствующему следующему пути передачи). Если же метрика пути пробной копии символа оказывается больше предварительно заданного порогового значения, дальнейший поиск для данной пробной копии символа не производится, все пробные копии символов, расположенные после данного этапа, отбрасываются, и процедура возвращается к предыдущему этапу для проверки новой комбинации пробных копий символов.

На фиг.8 представлена блок-схема, иллюстрирующая пример работы обрабатывающего модуля 250 LSD, работа которого описана ниже со ссылками на фиг.8.

На этапе m после перехода с предыдущего этапа m-1 прежде всего осуществляется ранжирование всех пробных копий символов на шаге S101. Затем, на шаге S102, первая ранжированная пробная копия символа выбирается в качестве копии символа и, на шаге S103, вычисляется метрика пути для выбранной пробной копии символа.

После этого, на шаге S104, вычисленная метрика пути сравнивается с пороговым значением и определяется, меньше ли вычисленная метрика пути по сравнению с пороговым значением. Если вычисленная метрика пути оказывается больше порогового значения, исполнение возвращается к этапу m-1. Если же вычисленная метрика пути оказывается меньше порогового значения, происходит переход к шагу S105, на котором определяется, является ли текущий этап конечным этапом. Если текущий этап не является конечным этапом, процедура переходит к следующему этапу m+1.

Если текущий этап является последним, пробные копии символов на шаге S106 вводятся в список. Список содержит некоторые из пробных копий символов для последующего мягкого турбодекодирования (soft-decision turbo-decoding). Затем, на шаге S107, устанавливается, для всех ли пробных копий символов на данном этапе m производился поиск, и дал ли он успешные результаты. В противном случае исполнение возвращается к выбору пробных копий символов на шаге S102. Если поиск на данном этапе m производился для всех пробных копий символов и все они были найдены, исполнение возвращается к предыдущему этапу m-1.

Фиг.9 схематически иллюстрирует ранжирование, вычисление метрик пути и сравнение их с пороговым значением, производимые на этапе m+1 по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения в случае использования модуляции типа 16QAM. На этапе m+1 способ переходит к шагу S1, на котором производится вычисление метрики пути и сравнение с пороговым значением, затем переходит к шагу S2, на котором производится вычисление метрики пути и сравнение с порогом, после чего переходит к шагу S3. Если на шаге S3 определяется, что вычисленная метрика пути больше порогового значения, дальнейшие шаги S4-S16 могут быть опущены, что резко сокращает объем вычислений.

Далее фиг.10 иллюстрирует пример ранжирования пробных копий символов, основанный на детектировании по квадрантам в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Ранжирование производится в модуле 251 ранжирования пробных копий символов по фиг.7. Символами х на фиг.10 обозначены группы, представляющие пробные копии символов. Представленные шестнадцать групп соответствуют случаю 16QAM.

Сначала, как показано на фиг.10(а), область детектирования определяют как всю область сигнальной плоскости 30 (signal layout 30), содержащую все четыре квадранта комплексной плоскости. В прямоугольной системе координат, начало 32 которой совпадает с центром сигнальной плоскости 30, определяется, в каком из квадрантов находится остающийся принятый сигнал 31. Поскольку детектирование квадранта осуществляется путем проверки знаков компонент I и Q остающегося принятого сигнала, данный процесс может быть намного проще, чем вычисление квадрата евклидова расстояния. В примере, представленном на фиг.10(а), определено, что остающийся принятый сигнал 31 находится в первом квадранте 33.

Затем задается новая область детектирования, представляющая собой определенный таким образом первый квадрант 33. Ортогональную систему координат размещают так, что ее начало 34 совпадает с центром найденного первого квадранта 33, как показано на фиг.10(b). Определяют, в каком квадранте определенного таким образом первого квадранта 33 находится остающийся принятый сигнал 31. В данном примере определено, что остающийся принятый сигнал 31 находится в третьем квадранте 35.

Аналогичным образом задается новая область детектирования, представляющая собой определенный таким образом третий квадрант 35. Ортогональная система координат размещается так, что ее начало 36 совпадает с центром найденного третьего квадранта 35, как показано на фиг.10(с). Определяется, в каком квадранте определенного таким образом третьего квадранта 35 находится остающийся принятый сигнал 31. В данном примере определено, что остающийся принятый сигнал 31 находится в третьем квадранте 37.

Наконец, как показано на фиг.10(d), идентифицируется или определяется область 38, в которой находится остающийся принятый сигнал 31. Каждая группа, т.е. каждая пробная копия сигнала, ранжируется по ее пространственному расположению относительно идентифицированной области 38.

Области детектирования и расположение ортогональных систем координат могут варьироваться без выхода за рамки настоящего изобретения.

Таким образом, ранжирование можно осуществить исключительно путем проверки знаков компонент I и Q остающихся принятых комплексных сигналов.

Далее фиг.11-13 иллюстрируют усовершенствование того же процесса ранжирования. Как показано на фиг.11, хотя две пробные копии 39 символа, окруженные пунктирными линиями в сигнальной плоскости 30, имеют ранги «2» и «3», они должны, по существу, иметь одинаковый ранг, т.к. они одинаково расположены относительно оставшегося принятого сигнала 31. В этом случае, в соответствии с процедурой, представленной на фиг.8 и 9, вычисляется метрика пути для пробной копии символа с рангом «2» и сравнивается с пороговым значением. Если данная метрика пути оказывается больше порогового значения, следующая пробная копия символа с рангом «3» отбрасывается. Однако метрика пути пробной копии символа с рангом «3» может быть меньше порогового значения, а в этом случае данная копия символа должна быть оставлена. В данном случае удаление такой пробной копии символа может вызвать ухудшение качества последующего декодирования. Для решения данной проблемы предлагается схема, представленная на фиг.12 и 13.

На фиг.12 представлена блок-схема, иллюстрирующая другой пример процедуры, осуществляемой в обрабатывающем модуле 250 LSD. В данном примере имеется дополнительный шаг S108 определения, который выполняется перед этапом (m-1) по завершении шага S104. На шаге S108 определяется, для какого количества метрик пути было проведено сравнение после выявления первой метрики ветви, большей порогового значения. На шаге S108 определяется, имеет ли данная метрика пути порядковый номер а, считая с выявления первой метрики пути, большей порогового значения. Если номер текущей метрики пути достигает значения а, исполнение возвращается к этапу m-1. В противном случае исполнение переходит к шагу S102, на котором выбирается пробная копия символа.

Фиг.13 схематически иллюстрирует вычисление и сравнение метрики пути на этапе m+1 в соответствии с вышеописанным примером для случая использования 16QAM и α=2. Процедура проходит на этапе m+1, начиная с шагов S1, S2,… для каждой из 16 пробных копий символов. Даже если определяется, что метрика пути больше порогового значения, поиск на этом не заканчивается. На следующем шаге S4 производится вычисление метрики пути и ее сравнение с пороговым значением для следующей пробной копии символа. Если на шаге S4 обнаруживается, что метрика пути больше порогового значения, метрика ветви на шаге S4 должна иметь порядковый номер а, считая с выявления того, что метрика пути (на шаге S3) превышает пороговое значение, и, следовательно, последующие шаги опускаются.

Таким образом, вычисление и сравнение метрик пути с некоторым запасом или избыточностью позволяет предотвратить удаление потенциально полезных пробных копий символов и ухудшение показателей ценой небольшого увеличения объема вычислений.

Далее, фиг.14 и 15 относятся к усовершенствованию механизма управления списком, в котором содержатся некоторые пробные копии символов для выполнения последующего мягкого турбодекодирования. В вышеприведенных примерах при добавлении пробной копии символа в список на конечном этапе новая пробная копия символа добавляется в список в случае, если список еще не заполнен. Если же список уже заполнен, новую пробную копию символа сравнивают с максимальной метрикой пути копий, содержащихся в списке. Новая пробная копия символа заменяет в списке пробную копию символа с наибольшей метрикой пути только в том случае, если метрика пути новой пробной копии символа меньше наибольшей метрики пути копии, содержащейся в списке. Соответственно, если список уже заполнен пробными копиями символов с малыми метриками пути, вычисление новых метрик пути и проведение сравнений может приводить к излишним затратам времени и являться бесполезным, т.к такие копии не могут быть добавлены к списку. Для устранения подобных затрат времени предлагается схема, в соответствии с которой после заполнения списка пороговое значение пересматривается.

На фиг.14 представлен список 260, который содержит пробные копии символов, остающиеся на конечном этапе. На фиг.15 приведена блок-схема, иллюстрирующая еще один пример работы обрабатывающего модуля 250 LSD. На фиг.15 после шага S106, на котором в список вводятся пробные копии символов, добавлен новый шаг S109. Если список заполнен пробными копиями символов, на шаге S109 изменяется пороговое значение на максимальное значение метрики пути, содержащееся в списке 260.

Таким образом, изменение порогового значения на максимальное значение метрики пути в списке позволяет исключить вычисление и сравнение метрик пути для пробных копий символов, которые не могут попасть в список, что сокращает объем вычислений.

На фиг.16 и 17 представлено еще одно усовершенствование механизма управления списком 260. В вышеприведенном примере при добавлении новой пробной копии символа к списку на конечном этапе пробная копия символа просто добавляется к списку, если список еще не заполнен. Если же список уже заполнен, метрика новой пробной копии символа сравнивается с максимальной метрикой пробных копий символов, содержащихся в списке. Если будет установлено, что метрика новой пробной копии символа меньше максимального значения метрики среди пробных копий символов в списке, то пробная копия символа с наибольшей метрикой заменяется на новую пробную копию символа. Замененная пробная копия символа отбрасывается. Отброшенная пробная копия символа не может быть больше использована в последующем процессе декодирования, даже если данная копия может быть полезна для улучшения характеристик разделения сигналов и сокращения объема вычислений.

В примере, приведенном на фиг.16 и 17, отбрасываются не все замененные пробные копии символов; некоторое количество таких копий сохраняется для дальнейшего использования.

На фиг.16 представлен пример списка 260, который содержит пробные копии символов, остающиеся на конечном этапе. Список 260, представленный на фиг.16, содержит помимо элементов 1-Ncand, предназначенных для нормальных пробных копий символов, элементы для Ncand_max замененных пробных копий символов.

На фиг.17 представлена блок-схема, иллюстрирующая процедуру, осуществляемую в данном примере в обрабатывающем модуле 250 LSD. После шага S106, на котором в список вводятся пробные копии символов, предусмотрен новый шаг S110. На шаге S110, если список заполнен пробными копиями символов, замененные пробные копии символов сохраняются, пока их число не достигнет Ncand_max.

Фиг.18 и 19 иллюстрируют усовершенствование, касающееся суммарного объема вычислений. В соответствии с известными способами, как показано на фиг.18(а), производятся поиски всех пробных копий символов, метрики пути которых меньше порогового значения. Следовательно, средний объем вычислений и максимальный объем вычислений значительно отличаются, так что между ними имеется большой разрыв (зазор). Как показано на фиг.18(а), время, требуемое на завершение поиска символа, сильно варьируется в зависимости от текущих условий приема, что является недостатком. Одна из схем разрешения данной проблемы заключается в определении верхнего предела объема вычислений меньшим по сравнению с максимальным объемом вычислений с целью уменьшения величины разрыва.

На фиг.19 приведена блок-схема, иллюстрирующая еще один пример способа, осуществляемого в обрабатывающем модуле 250 LSD. После шага S102, на котором осуществляют выбор пробной копии символа, предусмотрен новый шаг S111. На шаге S111 определяется, превосходит ли суммарное количество вычислений метрик пути на всех этапах предварительно заданное значение. Если суммарное количество вычислений метрик пути на всех этапах превосходит заранее определенное значение, поиск завершается.

Таким образом, благодаря завершению поиска по достижении предварительно заданного значения, объем вычислений не изменяется в зависимости от условий приема.

Настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления. В него могут быть внесены изменения и модификации, не выходящие за рамки настоящего изобретения.

1. Приемник (200) системы (50) мультиплексной передачи данных с многими входами и выходами, в которой осуществляется одновременная передача множества сигналов с множества ветвей (101, 102, 103, 104) передающих антенн на одной частоте, причем переданные сигналы восстанавливаются путем приема сигналов множеством принимающих антенн (201, 202, 203, 204), разделения принятых сигналов и поиска надлежащих метрик символов для каждой из ветвей, содержащий:
- модуль (230) QR-разложения, выполненный с возможностью QR-разложения принятых сигналов для ортогонализации переданных сигналов;
- модуль (251) ранжирования пробных копий символов, выполненный с возможностью вычитания прошедших отбор пробных копий символов из принятых сигналов, подвергшихся QR-разложению, для получения остающихся принятых сигналов и ранжирования остающихся сигналов в порядке возрастания предполагаемых метрик пути остающихся принятых сигналов;
- модуль (252) выбора пробных копий символов, выполненный с возможностью выбора пробных копий символов в порядке ранжирования;
- модуль (253) вычисления метрик пути, выполненный с возможностью вычисления метрик пути выбранных пробных копий символов;
- модуль (254) порогового компаратора, выполненный с возможностью сравнения вычисленных метрик пути с предварительно заданным пороговым значением,
при этом при превышении одной из вычисленных метрик пути предварительно заданного порогового значения производится дальнейший поиск предварительно заданного числа пробных копий символов без немедленного завершения поиска, а последующие метрики пути удаляются без проведения дальнейшего поиска.

2. Приемник по п.1, отличающийся тем, что модуль (251) ранжирования пробных копий символов выполнен с возможностью детектирования по квадрантам, определяя, в каком квадранте ортогональной системы координат сигнальной плоскости присутствует один из остающихся сигналов, повторяя определение с сужением области детектирования по квадрантам, получая пространственное положение указанного одного из оставшихся сигналов в сигнальной плоскости и определяя величину метрики пути по пространственному положению.

3. Приемник по п.1, отличающийся тем, что пробные копии символов, метрики пути которых меньше порогового значения, вносятся в список, а после заполнения списка новая пробная копия символа, подлежащая добавлению к списку, сравнивается с пробной копией символа, содержащейся в списке и имеющей наибольшую метрику пути, и, если метрика пути новой пробной копии символа меньше, чем метрика пути пробной копии символа, содержащейся в списке, пробная копия символа, содержащаяся в списке, заменяется новой пробной копией символа, а пороговое значение изменяется на наибольшее значение метрики пути.

4. Приемник по п.1, отличающийся тем, что пробные копии символов, метрики пути которых меньше порогового значения, вносятся в список, а после заполнения списка новая пробная копия символа подлежащая добавлению к списку, сравнивается с пробной копией символа, содержащейся в списке и имеющей наибольшую метрику пути, и, если метрика пути новой пробной копии символа меньше, чем метрика пути пробной копии символа, содержащейся в списке, пробная копия символа, содержащаяся в списке, заменяется на новую пробную копию символа, при этом в списке сохраняется предварительно определенное число замененных пробных копий символов.

5. Приемник по п.1, отличающийся тем, что поиск пробных копий символов завершается после выполнения предварительно определенного объема вычислений.

6. Приемник по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит модуль (210) оценки каналов, выполненный с возможностью оценки каналов на основании ортогональных контрольных сигналов, содержащихся в принятых сигналах; модуль (220) ранжирования переданных сигналов, выполненный с возможностью ранжирования переданных сигналов в порядке убывания их принятых значений отношения интенсивности сигнала к интенсивности смеси помехи и шума на основании оценки каналов.

7. Приемник по п.6, отличающийся тем, что ортогональные контрольные сигналы мультиплексируются с переданными сигналами посредством мультиплексирования с разделением по времени, мультиплексирования с разделением по частоте, мультиплексирования с кодовым разделением или посредством сочетания данных способов.

8. Способ разделения сигналов в системе (50) мультиплексной передачи данных со многими входами и выходами, в которой осуществляют одновременную передачу множества сигналов с множества ветвей (101, 102, 103, 104) передающих антенн на одной частоте, причем переданные сигналы восстанавливают путем приема сигналов множеством принимающих антенн (201, 202, 203, 204), разделения принятых сигналов и поиска надлежащих метрик символов для каждой из ветвей, состоящий в том, что:
- осуществляют QR-разложение принятых сигналов для ортогонализации переданных сигналов;
- вычитают прошедшие отбор пробные копии символов из принятых сигналов, подвергшихся QR-разложению, для получения остающихся принятых сигналов;
- ранжируют остающиеся сигналы в порядке возрастания предполагаемых метрик пути остающихся принятых сигналов;
- выбирают пробные копии символов в порядке ранжирования;
- вычисляют метрики пути выбранных пробных копий символов;
- сравнивают вычисленные метрики пути с предварительно заданным пороговым значением,
при этом при превышении одной из вычисленных метрик пути предварительно заданного порогового значения производят дальнейший поиск предварительно заданного числа пробных копий символов без немедленного завершения поиска, а последующие метрики пути удаляют без проведения дальнейшего поиска.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к беспроводной связи. .

Изобретение относится к способам выбора скоростей для передачи данных в системе связи со многими входами и многими выходами (MIMO). .

Изобретение относится к области техники беспроводной связи и, в частности, к передаче контрольной информации в системе беспроводной связи с ортогональным частотным разделением (OFDMA).

Изобретение относится к технике связи. .

Изобретение относится к радиотехнике, а именно - к способу указания комбинации между ключевым словом и уровнем, способу преобразования уровней и использующему их способ передачи данных в системе связи MIMO.

Изобретение относится к системе беспроводной связи для передачи данных с использованием основанного на фазовом сдвиге предварительного кодирования в многоантенной системе, использующей множество поднесущих.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. .

Изобретение относится к технике связи. .

Изобретение относится к способу управления приемниками с разнесением в устройстве беспроводной связи. .

Изобретение относится к области систем связи и, в частности, к приемнику системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO), работающему с компактной антенной решеткой.

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано для приема цифровых сигналов, использующих бинарную фазовую манипуляцию в каналах с многолучевым распространением сигналов, вызывающим межсимвольную интерференцию

Изобретение относится к приемникам систем мультиплексной передачи данных со многими входами и выходами

Наверх