專利名稱：包括迭代map檢測(cè)的接收機(jī)和相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體是涉及包括用于檢測(cè)相干碼元的均衡器的通信系統(tǒng)及相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的D-AMPS(IS-136)蜂窩通信系統(tǒng)中，最大可能序列估算(MLSE)均衡器根據(jù)當(dāng)前和下一時(shí)隙同步字的質(zhì)量在移動(dòng)終端上采用前向或后向檢測(cè)來(lái)檢測(cè)相干碼元值。在基站處，后向MLSE檢測(cè)用于同步序列左邊的碼元，而前向檢測(cè)用于同步序列右邊的碼元。例如，前向檢測(cè)中MLSE均衡可采用參見(jiàn)Ungerboeck 1974年5月在IEEE Trans.Comm.，COM-22名為“Adaptive Maximum Likelihood Receiver forCarrier-Modulated Data-Transmission Systems(用于載波調(diào)制數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的自適應(yīng)最大可能接收機(jī))”第624-636頁(yè)論述的Viterbi算法完成。這一參考的公開內(nèi)容全部合并在這里供參考。
用于檢測(cè)碼元序列[a0，a1，…，aN]的整體對(duì)數(shù)似然(log-likelihood)采用以下形式 在這個(gè)等式中，均衡參數(shù)zn和s1，n在Ungerboeck的參考文章中有描述，并且在Molnar等人1998年5月Proc.48thIEEE Veh.Tech.Conf.的名為“A Novel Fractionally-Spaced MLSE Receiver And ChannelTracking With Side Information(創(chuàng)新分?jǐn)?shù)分隔MLSE接收機(jī)及附帶信息的信道跟蹤)”文章中將這些均衡參數(shù)擴(kuò)展到分?jǐn)?shù)分隔(fractionally-spaced)的接收機(jī)。這一參考的公開內(nèi)容全部合并在這里供參考。
等式(1)方括弧里的項(xiàng)形成了碼元an的矩陣。這個(gè)方法利用了s1，n項(xiàng)的對(duì)稱，并且

圖1所示是例如N＝2時(shí)s項(xiàng)總和。圓圈對(duì)應(yīng)s0，n項(xiàng)并且對(duì)于每個(gè)n，被圓環(huán)繞的s0，n項(xiàng)的左邊和上邊的s項(xiàng)對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定n值的s1，n項(xiàng)。
當(dāng)使用后向均衡時(shí)，采用下面的對(duì)數(shù)似然來(lái)確定Viterbi算法的矩陣 注意矩陣中的前兩項(xiàng)對(duì)前向和后向均衡是相同的，但s項(xiàng)的總和是不同的。圖2顯示了在N＝2時(shí)這種情況下s項(xiàng)的總和。被圓環(huán)繞的項(xiàng)與前向矩陣相同，但現(xiàn)在對(duì)于特定n值的s項(xiàng)選擇作為第n個(gè)對(duì)角線元素的右邊和下邊的那些項(xiàng)。
對(duì)于差分QPSK調(diào)制，相干碼元可以采用上述MLSE均衡方法進(jìn)行估算。差分碼元和比特的估算可以從檢測(cè)的相干碼元中獲得，而軟差分比特信息可以從參見(jiàn)Bottomley 1993年Ericsson-GE的名為“SoftInformation in ADC(ADC中的軟信息)”技術(shù)報(bào)告中論述的保存的均衡矩陣中獲得。這一參考的公開內(nèi)容全部合并在這里供參考。
對(duì)于數(shù)字通信，已經(jīng)采用最大a-后驗(yàn)(a-posteriori)(MAP)檢測(cè)，參見(jiàn)Bahl等人1974年3月IEEE Trans.Inf.Theory，IT-20第284-287頁(yè)的名為“Optimal Decoding of Linear Codes forMinimizing Symbol Error Rate(用于最小化碼元錯(cuò)誤率的線性碼的最佳解碼)”中的論述。這個(gè)方法也類似于在下面的參考書目中論述的方法Baum等人1970年Ann.Math.Statist.41第164-171頁(yè)的“A Maximization Technique Occuring in the Statistical Analysisof Probabilistic Functions of Markov Chains(馬爾可夫鏈概率函數(shù)統(tǒng)計(jì)分析中存在的最大化技術(shù))”；Sundbergl976年Comm.Statist.Simulation.Comput.B5第55-64頁(yè)的“An Iterative Method forSolution of the Likelihood Equations for Incomplete Data fromExponential Families(用于來(lái)自指數(shù)系列的不完整數(shù)據(jù)的可能等式解決方案的迭代方法)”；Erkurt等人1992年12月，Globecom 1992第910-914頁(yè)的“Joint Detection and Channel Estimation forRapidly Fading Channels(快速衰減信道的聯(lián)合檢測(cè)和信道估計(jì))”；Kaleh等人1994年7月IEEE Trans.Comm.42(7)第2406-2413的“Joint Parameter Estimation and Symbol Detection for Linearor Nonlinear Unknown Channels(線性或非線性未知信道的聯(lián)合參數(shù)估算和碼元檢測(cè))”；Krishnamurthyl994年自適應(yīng)控制和信號(hào)處理國(guó)際期刊8第237-260頁(yè)的“Adaptive Estimation of Hidden NearlyCompletely Decomposable Markov Chains With Applications inBlind Equalization(帶有封閉均衡應(yīng)用的隱藏接近完整可分解馬爾可夫鏈的自適應(yīng)估算)”；Cirpan等人1998年1月IEEE信號(hào)處理Letters，5(1)第21-24頁(yè)的“Stochastic Maximum LikelihoodMethods for Semi-Blind Channel Estimation(半封閉信道估算的隨機(jī)最大可能方法)”；以及Baccarelli等人1998年4月IEEE Trans.Comm.，46(4)第424-427頁(yè)的“Combined Channel Fast-FadingDigital Links(組合信道快速衰減數(shù)字鏈路”。這些參考文獻(xiàn)的公開內(nèi)容全部合并在這里供參考。
相干碼元的MAP檢測(cè)矩陣可從下面的整體對(duì)數(shù)似然中得到 通過(guò)收集所有包含an的項(xiàng)可以找到MAP矩陣。例如，在圖3A中，對(duì)等式(3)貢獻(xiàn)了兩倍和的碼元a1由被圈起的hn，m項(xiàng)表示。hn，m項(xiàng)與下面形式的s參數(shù)有關(guān)hn,m={sn-m,m=s*m-n,m.n<m.sn-m,nn≥m;---(4)]]>相應(yīng)項(xiàng)顯示在圖3B中。采用圖3B中的s參數(shù)，碼元an對(duì)MAP矩陣的貢獻(xiàn)可寫為 對(duì)等式(3)有雙倍和貢獻(xiàn)的項(xiàng)與在前面討論的前向和后向MLSE均衡器中采用相同的折疊。
雖然在上面討論了均衡器系統(tǒng)和方法，在本領(lǐng)域中仍需要改進(jìn)的均衡器系統(tǒng)和方法。
發(fā)明概述因此本發(fā)明的一個(gè)目的是為接收在無(wú)線通信信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)提供改進(jìn)的方法和接收機(jī)。
按照本發(fā)明采用如下方法來(lái)提供這個(gè)以及其它目的接收在無(wú)線通信信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)以多個(gè)順序碼元傳送，并且每個(gè)順序碼元由前一碼元和對(duì)應(yīng)傳輸數(shù)據(jù)一部分的相應(yīng)差分碼元的函數(shù)確定。多個(gè)接收段被采樣，其中接收段對(duì)應(yīng)于各自發(fā)送碼元，并且為對(duì)應(yīng)于采樣的接收段的估算的接收碼元執(zhí)行初始差別MAP碼元估算，以提供差分碼元的初始估算。新接收的碼元估算采用差分碼元的初始估算進(jìn)行計(jì)算，并且使用新接收碼元估算進(jìn)行隨后的差分MAP碼元估算，以提供差分碼元的改進(jìn)估算。在差分碼元的改進(jìn)估算上執(zhí)行比特概率計(jì)算。因此可以通過(guò)無(wú)線通信信道提供改進(jìn)的數(shù)據(jù)接收。
計(jì)算新接收碼元估算以及執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算的步驟可以至少重復(fù)一次，并且比特概率計(jì)算可以在隨后差分MAP碼元估算期間提供的差分碼元的改進(jìn)估算上執(zhí)行。特別是，計(jì)算新接收碼元估算以及執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算的步驟可以按預(yù)定的次數(shù)重復(fù)。替代地，計(jì)算新接收碼元估算以及執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算的步驟可以被重復(fù)直到差分碼元的改進(jìn)估算收斂到預(yù)定的門限值為止。
除此之外，比特值的估算可以被解碼。而且，比特值的解碼估算可以重新編碼以提供重新編碼的接收碼元估算，隨后的差分MAP碼元估算可以采用重新編碼接收碼元估算執(zhí)行，以提供差分碼元的進(jìn)一步改進(jìn)的估算，而且比特概率計(jì)算可以在進(jìn)一步改善的差分碼元的估算上進(jìn)行。
執(zhí)行差分MAP碼元估算的每一個(gè)步驟可包含為對(duì)應(yīng)采樣傳輸段的估算接收碼元執(zhí)行對(duì)數(shù)似然計(jì)算，以及執(zhí)行差分碼元概率計(jì)算。對(duì)數(shù)似然計(jì)算之前也可以基于采樣傳輸段估算信道參數(shù)，其中對(duì)數(shù)似然計(jì)算利用估算的信道參數(shù)。更特別地，估算的信道參數(shù)可以是估算的s參數(shù)和z參數(shù)。
因此，本發(fā)明的方法和接收機(jī)可以提供改進(jìn)的數(shù)據(jù)接收。
附圖簡(jiǎn)述圖1說(shuō)明了按照現(xiàn)有技術(shù)的用于前向均衡的碼元折疊。
圖2說(shuō)明了按照現(xiàn)有技術(shù)的用于后向均衡的碼元折疊。
圖3A和3B說(shuō)明了按照現(xiàn)有技術(shù)的在MAP碼元矩陣中使用的項(xiàng)。
圖4說(shuō)明了按照本發(fā)明在第一個(gè)MAP差分碼元對(duì)數(shù)似然計(jì)算中使用的項(xiàng)。
圖5說(shuō)明了按照本發(fā)明在第二個(gè)MAP差分碼元對(duì)數(shù)似然計(jì)算中使用的項(xiàng)。
圖6和7說(shuō)明了按照本發(fā)明的用于差分相移鍵控的狀態(tài)。
圖8是按照本發(fā)明說(shuō)明的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的一個(gè)框圖。
圖9是說(shuō)明圖8中接收機(jī)的均衡器的一個(gè)框圖。
圖10是說(shuō)明圖9中均衡器的相干碼元存儲(chǔ)器的一個(gè)框圖。
詳細(xì)描述現(xiàn)在將參考附圖對(duì)本發(fā)明在下面進(jìn)行更完整的描述，其中給出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。但是，這個(gè)發(fā)明可以具體表現(xiàn)為不同形式而不應(yīng)該僅限于這里提到的實(shí)施方案；提供這些實(shí)施方案以便使公開內(nèi)容詳盡和完整，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。相同的編號(hào)指各圖中相同的元件。
下面將討論對(duì)與差分QPSK(D-QPSK)調(diào)制相關(guān)的差分比特最大a-后驗(yàn)(MAP)概率均衡和檢測(cè)的改進(jìn)方法。通常來(lái)講，可采用迭代方法從用于比特檢測(cè)的軟檢測(cè)碼元值中計(jì)算比特概率。替代地，也可以從以前的均衡過(guò)程中采用后處理步驟計(jì)算比特概率。
對(duì)于差分PSK調(diào)制(如D-QPSK調(diào)制)，an＝bnan-1，其中bn是由差分比特碼元映射函數(shù)定義的。換句話說(shuō)，an(n時(shí)刻傳送的碼元)是bn(表示要傳送的二進(jìn)制數(shù))和an-1(以前n-1時(shí)刻傳送的碼元)的函數(shù)。而且，可以假設(shè)對(duì)于所有n來(lái)說(shuō)|an|2＝1并且|bn|2＝1，因此bn＝ana*n-1。這一表示也可用于基于相干矩陣的差分碼元和比特的MAP檢測(cè)。為檢測(cè)差分碼元bn，使用對(duì)數(shù)似然生成一個(gè)包含bn項(xiàng)的新對(duì)數(shù)似然。參見(jiàn)圖4，相干碼元an和an-1的對(duì)數(shù)似然可與an＝bnan-1和an-1＝b*nan一起使用，以生成差分碼元bn的對(duì)數(shù)似然。
圖4顯示了用于檢測(cè)b2的項(xiàng)。被圈起的項(xiàng)表示在等式(3)的雙倍和中的項(xiàng)并且從單獨(dú)對(duì)數(shù)似然l{a2；y}和l{a1；y}中獲得。陰影項(xiàng)h1，2和h2，1被計(jì)算兩次，因此應(yīng)該從結(jié)果對(duì)數(shù)似然中減去重復(fù)項(xiàng)而得到。差分碼元bn的對(duì)數(shù)似然通過(guò)合并l{an；y}和l{an-1；y}，去掉重復(fù)項(xiàng)，并且用包含bn的方程式替換an和an-1得到。包含bn的相干對(duì)數(shù)似然是 以及 合并等式(6)和(7)并且去掉不包含bn的那些項(xiàng)以及重復(fù)項(xiàng)，將導(dǎo)致l{bn；y}如下所示 需要注意的是包含s1，n的項(xiàng)不依賴于an和an-1。
通過(guò)重新書寫等式(6)和(7)中一些項(xiàng)，將an表示為an＝bnan-1或an-1＝b*n+1an+1，也可以獲得一個(gè)替代的對(duì)數(shù)似然。結(jié)果相干對(duì)數(shù)似然如下 以及 收集帶有bn的項(xiàng)并去掉重復(fù)項(xiàng)可產(chǎn)生一個(gè)替代l{bn；y}如下 圖5顯示了來(lái)自等式(3)的雙倍和的對(duì)數(shù)似然中使用的s項(xiàng)。注意R{a*nzn}被任意地分解為一個(gè)包含bn的項(xiàng)和一個(gè)不包含bn的項(xiàng)。替代的分解也可以。
下面將討論；對(duì)數(shù)似然的計(jì)算。特別是，差分碼元bn可以寫為bn＝rTnbn，其中bn是一個(gè)包含碼元字母表的矢量(也就是，bn的可能的碼元值)，并且rn是包含除一個(gè)有值一(也就是指示符矢量)的單一元素外所有零值的實(shí)矢量。對(duì)數(shù)似然l{bn；y}因此可以寫為以下方程式l{bn,y}=rnTUn({an}),---(12)]]>＝l{rn，y}.在這個(gè)方程式中，是用bn代替bn的對(duì)數(shù)似然的一個(gè)矢量。使用等式(12)中的對(duì)數(shù)似然，例如，下面的等式可以展開為 通過(guò)估算矢量rn，可以檢測(cè)bn。rn的估算表示為 。特別是，估算值可以是 ，這是一個(gè)第t′個(gè)元素等于p(rn＝et|y)的矢量，其中et是一個(gè)在第t′個(gè)位置為1而在其它位置為零的單位矢量。對(duì)于D-QPSK調(diào)制，t∈{0，1，2，3}。rn(t)的估計(jì)值由下式計(jì)算p(rn=et|y)=exp(1{rn(t);y})Σt=0T-1exp(1{rn(s);y})----(14)]]>其中Σt=0T-1r^n(t)=1.]]>給定 的估算，差分比特的概率可通過(guò)估算部分概率進(jìn)行計(jì)算。例如，如果bn對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)比特d2n和d2n+1，則d2n＝0的部分概率計(jì)算如下p(d2n=0|y)=Σ{td2n=0}r^n(t)Σt=0T-1r^n(s)----(15)]]>則p(d2n＝1|y)簡(jiǎn)化為1-p(d2n＝0|y)。d2n+1的檢測(cè)采用類似的方式進(jìn)行。比特d2n和d2n+1的估算根據(jù)概率值可以是硬檢測(cè)(也就是具有最高概率的值)或軟檢測(cè)。
的計(jì)算需要知道a0，...，aN。實(shí)際上，{an}的估算利用bn的估算進(jìn)行，因此需要對(duì)bn的估算。按照本發(fā)明，為完成這一點(diǎn)，提供有迭代解決方案。如果前面{rn}的估算已經(jīng)存在(則因此前面{bn}的估算也已經(jīng)存在)，則這些估算可用于計(jì)算{an}的新的估算。例如，如果a0是一個(gè)已知碼元(例如一個(gè)同步碼元)，則 可通過(guò)使用 計(jì)算出來(lái)，并且從 到 可以進(jìn)行類似的估算。這些估算是利用{bn}的軟檢測(cè)值的{an}的估算。對(duì)于有分布同步碼元的情況，估算可以從多個(gè)已知碼元開始。而且，當(dāng)利用最新計(jì)算的 值檢測(cè)到bn時(shí)可以更新 的估算?？偠灾?， 的新估算值可以利用{an}的前面估算值計(jì)算出來(lái)。通過(guò)用這些最新計(jì)算的軟差分碼元和比特估計(jì)值更新{an}可以進(jìn)行迭代。
在這個(gè)迭代過(guò)程中，對(duì)檢測(cè)的比特信息可能進(jìn)行解碼，并且這一解碼信息可以反饋用于均衡器的下一個(gè)迭代中。在這個(gè)迭代過(guò)程中可以執(zhí)行均衡參數(shù)z和s的重新估算，并且重新估算的均衡參數(shù)z和s可以反饋用于均衡器的下一個(gè)迭代中。
下面參見(jiàn)圖6-8論述包括上述均衡技術(shù)的接收機(jī)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方案。對(duì)于差分-PSK調(diào)制(如D-QPSK調(diào)制)，在差分碼元bn中包含有傳輸信息，其中an＝bnan-1。圖6顯示了an-1，an和bn可能有值-1或1的公制分支的一個(gè)例子。圖7提供了有更多狀態(tài)的一個(gè)替代例子。采用按照本發(fā)明的均衡技術(shù)，可以估算接收到的差分碼元bn的對(duì)數(shù)似然。更特別地，這一估算可以利用上述矢量 通過(guò)對(duì)bn可以取得的每一個(gè)值的概率估算獲得。
利用上述等式(8)可以生成對(duì)數(shù)似然，其中對(duì)數(shù)似然是等式(6)和(7)提供的前向和后向均衡中對(duì)數(shù)似然的組合。這一對(duì)數(shù)似然包括；來(lái)自不同n值的z和s參數(shù)。除此之外，這一對(duì)數(shù)似然利用參數(shù)an-1對(duì)于不同l值的估算值計(jì)算出來(lái)。一旦選擇一種對(duì)數(shù)似然的方程式，矢量un就利用矢量bn構(gòu)造，其中bn是包括允許的bn可能值的矢量。
然后估算矢量 。特別地，矢量 的每一個(gè)元素包括概率p(rn＝et|y)，其中et是有一個(gè)元素等于1而其余元素等于零的矢量。特別地，eTtbn等于bn的一個(gè)元素，因此 的每個(gè)元素對(duì)應(yīng)于bn中相應(yīng)元素被傳輸?shù)母怕?，其?可利用等式(14)計(jì)算。
圖8說(shuō)明了按照本發(fā)明的一個(gè)通信系統(tǒng)的框圖。特別地，通信系統(tǒng)可以包括發(fā)送機(jī)和接收機(jī)。如圖8所示，發(fā)送機(jī)包括麥克風(fēng)31、語(yǔ)音編碼器32、調(diào)制器33、濾波器35、數(shù)模轉(zhuǎn)換器37、混合器39、以及天線41。按照本發(fā)明的接收機(jī)包括天線61、下變換器62、濾波器63、模數(shù)轉(zhuǎn)換器65、同步器67、緩存69、均衡器71、緩存73、解碼器75、重編碼器77以及揚(yáng)聲器79。從發(fā)送機(jī)天線41到接收機(jī)天線61的無(wú)線傳輸通過(guò)信道55進(jìn)行，該信道可能受衰減、散射、噪聲，和/或其他失真影響。發(fā)送機(jī)、下變換器62、濾波器63、模數(shù)轉(zhuǎn)換器65、同步器67以及緩存69的操作對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是已知的，因此下面不再進(jìn)一步論述。
圖8所示的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)可以用在無(wú)線電話通信系統(tǒng)中，如在移動(dòng)終端和基站之間傳輸話音通信的蜂窩無(wú)線電話通信系統(tǒng)。因此，無(wú)線電話通信系統(tǒng)的基站和/或移動(dòng)終端可以包含一個(gè)按照本發(fā)明的接收機(jī)。按照本發(fā)明的接收機(jī)也可以用于其他無(wú)線通信系統(tǒng)中。除此之外，按照本發(fā)明的接收機(jī)也可以用于提供與話音通信不同的數(shù)據(jù)通信中。
圖9提供的圖8中均衡器71、緩存73、解碼器75以及重編碼器77的框圖。如圖所示，均衡器71包括信道估算器81、z參數(shù)估算器83、s參數(shù)估算器85、差分映射碼元估算器87、迭代記數(shù)器89、比特概率計(jì)算器91、新碼元估算器93、相干碼元存儲(chǔ)器95以及bn存儲(chǔ)器97。除此之外，差分映射碼元估算器包括對(duì)數(shù)似然矢量計(jì)算器98以及碼元概率計(jì)算器99。圖10提供了相干碼元存儲(chǔ)器95的擴(kuò)展視圖。
對(duì)于接收機(jī)，傳輸信號(hào)由接收機(jī)天線61接收，然后利用下變換器62和濾波器63進(jìn)行下變換和濾波。模數(shù)轉(zhuǎn)換器65按預(yù)定速率對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行采樣，且同步器67為每一個(gè)接收的碼元選擇一個(gè)采樣以生成y數(shù)據(jù)y(k)。然后，預(yù)定數(shù)量的同步y(tǒng)數(shù)據(jù)采樣值存儲(chǔ)在緩存器69中供均衡器71使用。緩存的y數(shù)據(jù)y(k)如圖9所示在均衡器71中接收。
特別地，y數(shù)據(jù)y(k)在信道估算器81處接收，并且由s參數(shù)估算器85和z參數(shù)估算器83生成s參數(shù)和z參數(shù)。差分映射碼元估算器87在第一次迭代中，對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)在緩存器73中的y數(shù)據(jù)y(k)為相干碼元存儲(chǔ)器95中的每一個(gè)相干碼元生成第一個(gè)矢量估算 。新碼元估算器93使用在第一個(gè)迭代期間計(jì)算的矢量估算 來(lái)計(jì)算新的相干碼元估算值，該值存儲(chǔ)在相干碼元存儲(chǔ)器95中，用于在第二個(gè)迭代期間計(jì)算第二個(gè)矢量估算值 。這些步驟被重復(fù)以提供改進(jìn)的矢量估算 。更特別的是，所使用的迭代的次數(shù)可由迭代記數(shù)器89決定。特別地，迭代記數(shù)器在接受矢量估算 之前提供預(yù)定數(shù)量的迭代?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)試確定提供需要級(jí)別性能的迭代預(yù)定次數(shù)。替代地，迭代記數(shù)器89可以在每次迭代結(jié)束時(shí)將前一個(gè)矢量估算 與當(dāng)前的矢量估算 相比較，以確定何時(shí)當(dāng)前和前一個(gè)矢量估算之間的差別足夠的小到能夠提供需要級(jí)別的性能。
如上所述，差分映射碼元估算器包括一個(gè)對(duì)數(shù)似然矢量計(jì)算器98和一個(gè)碼元概率計(jì)算器99。矢量計(jì)算器98可以利用上面描述的等式(13)計(jì)算矢量值un，其中等式(13)基于等式(11)。替代地，等式(13)也可以基于等式(8)得到。碼元概率計(jì)算器99可以利用等式(14)生成矢量 。除此之外，為計(jì)算 的第t′個(gè)元素等式(14)可以寫成如下形式r^n(t)=exp(un(t))Σs=0D-1exp(un(s))----(16)]]>在圖9的均衡器中，對(duì)每一次迭代使用前一迭代期間估算的相干碼元a0，...an的值計(jì)算 的值。例如，a0可能是一個(gè)已知碼元，如同步字的最后相干碼元。但是并不需要知道a0。從p＝1到執(zhí)行 值的迭代計(jì)算，其中P是執(zhí)行的迭代次數(shù)。每次迭代從n＝1進(jìn)行到N，其中N是相干碼元存儲(chǔ)器95中存儲(chǔ)的碼元數(shù)量。迭代次數(shù)P可以通過(guò)測(cè)試進(jìn)行設(shè)置以提供想要的性能級(jí)別。替代地，迭代次數(shù)P可以隨由基于前一個(gè)和當(dāng)前迭代的 概率值的比較的每次計(jì)算確定的最后一次迭代而變化。
對(duì)于每次迭代，可以從n＝1到N執(zhí)行計(jì)算，使用a0，計(jì)算 ，并且計(jì)算 。在p＝1的第一次迭代期間，可以提供下面的等式an＝an+1＝...an＝0。因?yàn)槊總€(gè)矢量 包括概率值， 的值并不限于相干碼元值，也就是它們可以是“軟”碼元值。在p按照迭代記數(shù)器89增加的隨后的迭代中，新的碼元估算器93利用最近迭代的 值計(jì)算新的 值并存儲(chǔ)在相干碼元存儲(chǔ)器95中。然后存儲(chǔ)在相干碼元存儲(chǔ)器95中的新的 值在下一次迭代中用于計(jì)算新的 值。替代地，通過(guò)使 成為指示符矢量(也就是將最大概率的元素設(shè)為1，并將其余的設(shè)為0)可以限制 和 值為相干碼元值。這些是“硬”碼元估算。
如上所述，迭代記數(shù)器89在將 值傳遞給比特概率計(jì)算器91之前可以提供計(jì)算 值的迭代次數(shù)。替代地，迭代記數(shù)器89可以根據(jù)當(dāng)前和前一個(gè) 值的比較確定何時(shí)將 值傳遞給比特概率計(jì)算器91。
于是 值傳遞給比特概率檢測(cè)器91以檢測(cè)軟比 ，其中每一個(gè)軟比特 包括與該比特可能的每一個(gè)值相關(guān)的概率。軟比特存儲(chǔ)在緩存73中并且使用解碼器75解碼。例如，解碼器利用如CRC檢查或其它錯(cuò)誤檢測(cè)和/或糾正技術(shù)進(jìn)行解碼有效性檢查。解碼器可對(duì)比特子集進(jìn)行解碼有效性檢查，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員這很容易理解。
如果有效，則解碼器75將比特傳遞給揚(yáng)聲器79。應(yīng)當(dāng)理解其它處理如數(shù)模轉(zhuǎn)換也可以在解碼器和揚(yáng)聲器之間進(jìn)行。替代地，在不提供話音通信的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，揚(yáng)聲器可以省略。在這樣的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，解碼器將數(shù)據(jù)傳遞給一個(gè)處理器以供進(jìn)一步使用。
但是，優(yōu)選地，已解碼比特在重編碼器77處被重新編碼，以提供新的一組相干碼元 存儲(chǔ)在相干碼元存儲(chǔ)器95中。則可以利用上述迭代使用新的一組相干碼元 計(jì)算新的 值。在解碼器不對(duì)所有比特進(jìn)行解碼有效性檢查的情況下，重編碼器可能僅生成對(duì)應(yīng)進(jìn)行了解碼有效性檢查的比特的新的相干碼元 。在這種情況下，新的相干碼元可以替代碼元存儲(chǔ)器中相應(yīng)的碼元，而存儲(chǔ)器中其它碼元保持不變。因此 值基于解碼和隨后有對(duì)數(shù)似然和碼元概率計(jì)算的重編碼得到改善。在這些隨后的對(duì)數(shù)似然和碼元概率計(jì)算(在對(duì)應(yīng)于已解碼比特存儲(chǔ)新的相干碼元之后執(zhí)行)中，可能要求修改碼元存儲(chǔ)器中不對(duì)應(yīng)已解碼比特的那些碼元的估算值。
因此通過(guò)計(jì)算比特概率，對(duì)比特概率的至少一個(gè)子集進(jìn)行解碼以提供已解碼比特，對(duì)已解碼比特重新編碼以提供新的碼元估算，然后重新執(zhí)行上述差分映射碼元估算可以改善 值。因此獲得的 值可以由比特概率計(jì)算器和解碼器處理以生成接收的數(shù)據(jù)，并且進(jìn)一步處理和/或提供給揚(yáng)聲器。替代地，已解碼比特還可以重新編碼用于另一步差分映射碼元估算的另一個(gè)步驟。
在附圖和詳細(xì)說(shuō)明中，公開了本發(fā)明的典型優(yōu)選實(shí)施方案并且，雖然使用了特定術(shù)語(yǔ)，但其僅用于普遍和描述意義并不用于限制目的，在下面的權(quán)利要求中提出本發(fā)明的范圍。除此之外，應(yīng)該理解的是圖8-10中的緩存、均衡器、解碼器和/或重編碼器可以采用一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器、集成電路、離散電路、模擬電路和/或存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于接收無(wú)線通信信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的方法，其中數(shù)據(jù)以多個(gè)順序碼元傳輸，其中每個(gè)順序碼元被作為前一碼元和對(duì)應(yīng)于傳輸數(shù)據(jù)一部分的相應(yīng)差分碼元的函數(shù)而確定，該方法包括以下步驟對(duì)多個(gè)接收的段采樣，其中接收的段對(duì)應(yīng)相應(yīng)的傳輸碼元；為對(duì)應(yīng)于采樣接收段的估算接收碼元執(zhí)行初始差分最大a-后驗(yàn)(MAP)碼元估算，以提供差分碼元的初始估算；利用差分碼元的初始估算計(jì)算新的接收碼元估算；利用新的接收碼元估算執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算，以提供改進(jìn)的差分碼元估算；以及在改進(jìn)的差分碼元估算上執(zhí)行比特概率計(jì)算。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中計(jì)算新接收碼元估算以及執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算的步驟至少重復(fù)一次，并且比特概率計(jì)算可以在隨后差分MAP碼元估算期間提供的差分碼元的改進(jìn)估算上執(zhí)行。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其中計(jì)算新接收碼元估算以及執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算的步驟按預(yù)定的次數(shù)重復(fù)進(jìn)行。
4.按照權(quán)利要求2的方法，其中計(jì)算新接收碼元估算以及執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算的步驟被重復(fù)直到差分碼元的改進(jìn)估算收斂到預(yù)定的門限值為止。
5.按照權(quán)利要1的方法還包括步驟對(duì)比特值估算進(jìn)行解碼。
6.按照權(quán)利要求5的方法還包括步驟對(duì)已解碼的比特值估算重新編碼，以提供重新編碼的接收碼元估算；利用重新編碼的接收碼元估算進(jìn)行隨后的差分MAP碼元估算，以提供進(jìn)一步改進(jìn)的差分碼元估算；以及在進(jìn)一步改進(jìn)的差分碼元估算上進(jìn)行比特概率計(jì)算。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其中執(zhí)行MAP碼元估算的步驟的每一個(gè)包括對(duì)應(yīng)采樣傳輸段的估算接收碼元執(zhí)行對(duì)數(shù)似然計(jì)算；以及執(zhí)行差分碼元概率計(jì)算。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其中執(zhí)行對(duì)數(shù)似然計(jì)算的步驟之前的步驟是基于采樣傳輸段估算信道參數(shù)，其中對(duì)數(shù)似然計(jì)算使用估算的信道參數(shù)。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中估算信道參數(shù)的步驟包括估算s參數(shù)和z參數(shù)。
10.一種用于接收無(wú)線通信信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的方法，其中數(shù)據(jù)以多個(gè)順序碼元傳輸，其中每個(gè)順序碼元被作為前一碼元和對(duì)應(yīng)于傳輸數(shù)據(jù)一部分的相應(yīng)差分碼元的函數(shù)而確定，該方法包括以下步驟對(duì)多個(gè)接收的段采樣，其中接收的段對(duì)應(yīng)相應(yīng)的傳輸碼元；為對(duì)應(yīng)于采樣接收段的估算接收碼元執(zhí)行差分MAP碼元估算，以提供差分碼元的估算；在差分碼元估算上執(zhí)行比特概率計(jì)算；對(duì)比特值估算進(jìn)行解碼；對(duì)已解碼的比特值估算重新編碼，以提供重新編碼的接收碼元估算；利用重新編碼的接收碼元估算進(jìn)行隨后的差分MAP碼元估算，以提供進(jìn)一步改進(jìn)的差分碼元估算；以及在進(jìn)一步改進(jìn)的差分碼元估算上進(jìn)行隨后的比特概率計(jì)算。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其中執(zhí)行比特概率計(jì)算的步驟之前的步驟是利用差分碼元估算計(jì)算新接收的碼元估算；利用新接收的碼元估算執(zhí)行迭代差分MAP碼元估算，以提供改進(jìn)的差分碼元估算，其中執(zhí)行比特概率計(jì)算步驟包括在新接收的碼元估算上執(zhí)行比特概率計(jì)算。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其中計(jì)算新接收碼元估算以及執(zhí)行迭代差分MAP碼元估算的步驟至少重復(fù)一次，并且其中在執(zhí)行迭代差分MAP碼元估算的最后一步期間提供的改進(jìn)差分碼元估算上進(jìn)行比特概率計(jì)算。
13.按照權(quán)利要求12的方法，其中計(jì)算新接收碼元估算和執(zhí)行迭代差分MAP碼元估算的步驟按預(yù)定次數(shù)重復(fù)進(jìn)行。
14.按照權(quán)利要求12的方法，其中計(jì)算新接收碼元估算以及執(zhí)行迭代差分MAP碼元估算的步驟被重復(fù)直到差分碼元的改進(jìn)估算收斂到預(yù)定的門限值為止。
15.按照權(quán)利要求10的方法，其中執(zhí)行差分MAP碼元估算的步驟包括對(duì)應(yīng)采樣傳輸段的估算接收碼元執(zhí)行對(duì)數(shù)似然計(jì)算；以及執(zhí)行差分碼元概率計(jì)算。
16.按照權(quán)利要求15的方法，其中執(zhí)行對(duì)數(shù)似然計(jì)算之前的步驟是基于采樣傳輸段估算信道參數(shù)，其中對(duì)數(shù)似然計(jì)算使用估算的信道參數(shù)。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其中估算信道參數(shù)的步驟包括估算s參數(shù)和z參數(shù)。
18.一種接收無(wú)線通信信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的接收機(jī)，其中數(shù)據(jù)以多個(gè)順序碼元傳輸，其中每個(gè)順序碼元被作為前一碼元和對(duì)應(yīng)于傳輸數(shù)據(jù)一部分的相應(yīng)差分碼元的函數(shù)而確定，該接收機(jī)包括對(duì)多個(gè)接收的段采樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中接收的段對(duì)應(yīng)相應(yīng)的傳輸碼元；連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的差分MAP碼元估算器，其中差分MAP碼元估算器為對(duì)應(yīng)于采樣接收段的估算接收碼元執(zhí)行初始差分MAP碼元估算，以提供差分碼元的初始估算；連接到差分MAP碼元估算器的新碼元估算器，其中新碼元估算器利用差分碼元的初始估算計(jì)算新接收的碼元估算，并且其中差分MAP碼元估算器則利用新接收的碼元估算執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算，以提供差分碼元的改進(jìn)估算；以及連接到差分MAP碼元估算器的比特概率計(jì)算器，其中比特概率計(jì)算器在差分碼元的改進(jìn)估算上執(zhí)行比特概率計(jì)算。
19.按照權(quán)利要求18的接收機(jī)，其中差分MAP碼元估算器以及新碼元估算器至少兩次迭代地計(jì)算新接收的碼元估算并且執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算，并且其中比特概率計(jì)算器在差分碼元的改進(jìn)估算上執(zhí)行比特概率計(jì)算。
20.按照權(quán)利要求19的接收機(jī)，其中差分MAP碼元估算器和新碼元估算器按預(yù)定次數(shù)迭代地計(jì)算新接收的碼元估算和執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算。
21.按照權(quán)利要求19的接收機(jī)，其中差分MAP碼元估算器和新碼元估算器按不定次數(shù)迭代地計(jì)算新接收的碼元估算和執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算，直到差分碼元的改進(jìn)估算收斂到一個(gè)預(yù)定門限為止。
22.按照權(quán)利要求18的接收機(jī)還包括連接到比特概率計(jì)算器的解碼器，其中解碼器對(duì)比特值估算進(jìn)行解碼。
23.按照權(quán)利要求22的接收機(jī)還包括連接到解碼器和差分MAP碼元估算器之間的重編碼器，其中重編碼器對(duì)已解碼的比特值估算進(jìn)行重新編碼，以提供重新編碼的接收碼元估算，其中差分MAP碼元估算器利用重新編碼的接收碼元估算執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算，以提供差分碼元的進(jìn)一步改進(jìn)估算，并且其中比特概率計(jì)算器在差分碼元的進(jìn)一步改進(jìn)的估算值上進(jìn)行比特概率計(jì)算。
24.按照權(quán)利要求18的接收機(jī)，其中差分MAP碼元估算器包括為對(duì)應(yīng)于采樣傳輸段的估算接收碼元執(zhí)行對(duì)數(shù)似然計(jì)算的對(duì)數(shù)似然矢量計(jì)算器；以及執(zhí)行差分碼元概率計(jì)算的碼元概率計(jì)算器。
25.按照權(quán)利要求18的接收機(jī)還包括連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器和差分MAP碼元估算器之間的信道參數(shù)估算器，其中信道參數(shù)估算器基于采樣傳輸段估算信道參數(shù)。
26.按照權(quán)利要求25的接收機(jī)，其中信道參數(shù)估算器估算s參數(shù)和z參數(shù)。
27.一種接收無(wú)線通信信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的接收機(jī)，其中數(shù)據(jù)以多個(gè)順序碼元傳輸，其中每個(gè)順序碼元被作為前一碼元和對(duì)應(yīng)于傳輸數(shù)據(jù)一部分的相應(yīng)差分碼元的函數(shù)而確定，該接收機(jī)包括對(duì)多個(gè)接收的段采樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中接收的段對(duì)應(yīng)相應(yīng)的傳輸碼元；連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的差分MAP碼元估算器，其中差分MAP碼元估算器為對(duì)應(yīng)于采樣接收段的估算接收碼元執(zhí)行差分MAP碼元估算，以提供差分碼元估算；連接到差分MAP碼元估算器的比特概率計(jì)算器，其中比特概率計(jì)算器在差分碼元的估算上執(zhí)行比特概率計(jì)算；連接到比特概率計(jì)算器的解碼器，其中解碼器對(duì)比特值估算解碼；以及連接到解碼器和差分MAP碼元估算器之間的重編碼器，其中重編碼器對(duì)已解碼的比特值估算進(jìn)行重新編碼，以提供重新編碼的接收碼元估算，其中差分MAP碼元生成器利用重新編碼的接收碼元估算執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算，以提供差分碼元的進(jìn)一步改進(jìn)估算，并且其中比特概率計(jì)算器在差分碼元的進(jìn)一步改進(jìn)的估算值上進(jìn)行隨后的比特概率計(jì)算。
28.按照權(quán)利要求27的接收機(jī)還包括連接到差分MAP碼元估算器的新碼元估算器，其中新碼元估算器利用差分碼元的估算計(jì)算新接收的碼元估算，并且其中差分MAP碼元估算器利用新接收的碼元估算執(zhí)行迭代差分MAP碼元估算，以提供差分碼元的改進(jìn)估算，并且其中比特概率計(jì)算器對(duì)新接收的碼元估算執(zhí)行比特概率計(jì)算。
29.按照權(quán)利要求28的接收機(jī)，其中新碼元估算器計(jì)算新接收的碼元估算，并且其中差分MAP碼元估算器至少一次執(zhí)行迭代差分MAP碼元估算，并且其中比特概率計(jì)算器在最后一次迭代差分MAP碼元估算后提供的差分碼元的改進(jìn)估算上進(jìn)行比特概率計(jì)算。
30.按照權(quán)利要求29的接收機(jī)，其中新碼元估算器計(jì)算新接收的碼元估算，并且其中差分MAP碼元估算器按預(yù)定次數(shù)執(zhí)行迭代差分MAP碼元估算。
31.按照權(quán)利要求29的接收機(jī)，其中新碼元估算器計(jì)算新接收的碼元估算，并且其中差分MAP碼元估算器按不定次數(shù)迭代地計(jì)算差分MAP碼元估算，直到差分碼元的改進(jìn)估算收斂到一個(gè)預(yù)定門限為止。
32.按照權(quán)利要求27的接收機(jī)，其中差分MAP碼元估算器為對(duì)應(yīng)于采樣傳輸段的估算接收碼元執(zhí)行對(duì)數(shù)似然計(jì)算的類似，以及執(zhí)行差分碼元概率計(jì)算。
33.按照權(quán)利要求32的接收機(jī)，其中差分MAP碼元估算器基于采樣傳輸段估算信道參數(shù)，其中對(duì)數(shù)似然計(jì)算使用估算的信道參數(shù)。
34.按照權(quán)利要求33的接收機(jī)，其中估算的信道參數(shù)包括s參數(shù)和z參數(shù)。
全文摘要
描述了用于接收無(wú)線通信信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的方法和接收機(jī),其中數(shù)據(jù)以多個(gè)順序碼元傳輸,其中每個(gè)順序碼元被作為前一碼元和對(duì)應(yīng)于傳輸數(shù)據(jù)一部分的相應(yīng)差分碼元的函數(shù)而確定。特別地,對(duì)多個(gè)接收的段采樣,其中接收的段對(duì)應(yīng)相應(yīng)的傳輸碼元,并且為對(duì)應(yīng)于采樣接收段的估算接收碼元執(zhí)行初始差分MAP碼元估算,以提供差分碼元的初始估算。利用差分碼元的初始估算計(jì)算新接收的碼元估算,并且利用新接收的碼元估算執(zhí)行隨后的差分MAP碼元估算,以提供改進(jìn)的差分碼元估算。在改進(jìn)的差分碼元估算上執(zhí)行比特概率計(jì)算。
文檔編號(hào)H04L25/03GK1349700SQ00806886
公開日2002年5月15日 申請(qǐng)日期2000年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月30日
發(fā)明者K·J·莫爾納 申請(qǐng)人:艾利森公司