專利名稱：用于確定移動通信系統(tǒng)中的信號檢測順序的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定移動通信系統(tǒng)中的信號檢測順序的方法，更具體而言，涉及一種用于確定支持自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)的移動通信系統(tǒng)中的信號檢測順序的方法。
背景技術(shù)：
通常，不同于有線信道環(huán)境，由于多徑干擾、屏蔽、無線電波衰減、時域噪聲、干擾等等因素，無線信道環(huán)境呈現(xiàn)低可靠性。這些因素阻礙移動通信中數(shù)據(jù)傳輸率的提高。已經(jīng)開發(fā)了許多技術(shù)以克服這些問題。這些代表技術(shù)存在于抑制信號失真和噪聲影響的誤差控制編碼技術(shù)的一部分時，和用于克服衰落現(xiàn)象的天線分集中。
天線分集接收多個遭受獨立衰落現(xiàn)象的信號并調(diào)整該衰落現(xiàn)象。天線分集可以分類為時間分集、頻率分集、多徑分集、空間分集等等。時間分集通過組合信道編碼和交織臨時獲得該分集，而頻率分集通過傳遞通過不同多徑在不同頻率傳送的信號獲得該分集。多徑分集使用不同衰落信息劃分多徑信號獲得該分集。空間分集通過在發(fā)射機、接收機、或發(fā)射機和接收機中使用多天線的獨立衰落信號獲得該分集?？臻g分集使用天線陣列。
然而，誤差控制編碼技術(shù)和用于無線信道的分集不能滿足諸如因特網(wǎng)連接和多媒體業(yè)務(wù)的高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。為此，應(yīng)該增加頻率效率?，F(xiàn)在已經(jīng)研究具有天線陣列的移動通信系統(tǒng)以增進(jìn)頻率效率。
天線陣列系統(tǒng)是一種發(fā)射機/接收機包括多重天線并且使用空間域來增加頻率效率的系統(tǒng)。因為時域和空間域已經(jīng)有限，通過使用空間域可以很容易獲得更高傳輸率。天線陣列系統(tǒng)包括稱作‘V-BLAST(垂直-貝爾實驗室分層空時碼)’系統(tǒng)或貝爾實驗室建議的‘空分復(fù)用’系統(tǒng)。這個天線陣列系統(tǒng)基本上對應(yīng)通過各個天線傳送獨立信息的MIMO(多輸入多輸出)系統(tǒng)。
為了擴展信道容量以便天線陣列系統(tǒng)具有高頻率效率，從發(fā)射天線和接收天線中形成的信道中的相關(guān)系數(shù)應(yīng)當(dāng)小。如果信道中的相關(guān)系數(shù)小，從各個發(fā)射天線傳輸?shù)母鱾€信息經(jīng)過不同信道，因此移動站可以區(qū)分傳輸?shù)男畔?。如果從各個發(fā)射天線傳送的信號具有不同的空間特性，則它們能互相區(qū)分，這使得擴展信道容量成為可能。另外，天線陣列系統(tǒng)適合于存在多個具有不同空間特性的多徑信號的環(huán)境中。然而，在LOS(視線)環(huán)境中，相比單發(fā)射/接收天線系統(tǒng)而言，天線陣列系統(tǒng)的信道容量不會大量增加。因此，天線陣列系統(tǒng)適合于由于存在于發(fā)射機和接收機間的散射對象而產(chǎn)生許多多徑的環(huán)境中，即適合各個發(fā)射/接收天線信道具有小相關(guān)系數(shù)或具有分集效果的環(huán)境中。
如果天線陣列用在發(fā)射機/接收機中，則信道容量增加。在這種情況中，信道容量部分基于發(fā)射機/接收機是否獲得從發(fā)射機傳輸?shù)浇邮諜C的信道信息而確定。如果發(fā)射機和接收機都已經(jīng)接收到信道信息，則信道容量的增加變得最大，而如果發(fā)射機/接收機還沒有接收到信道信息，則信道容量的增加變得最小。如果僅接收機接收到信道信息，則信道容量的增加在上述的兩個值中間。為了對于發(fā)射機確定信道信息，發(fā)射機可以估計信道狀態(tài)或?qū)⑿畔⒎答伝匕l(fā)射機以便發(fā)射機可以識別信道狀態(tài)。
天線陣列系統(tǒng)中所需的信道信息是各個發(fā)射天線和各個接收天線中的信道反應(yīng)，并根據(jù)發(fā)射/接收天線數(shù)線性增加。包括多重發(fā)射/接收天線的天線陣列系統(tǒng)具有根據(jù)用于發(fā)射機/接收機中的天線數(shù)線性增加的信道容量。天線陣列系統(tǒng)具有可以根據(jù)發(fā)射/接收天線數(shù)線性增加信道容量的優(yōu)勢。然而，它也具有在信道信息應(yīng)該反饋的情況中反饋信息的數(shù)量根據(jù)天線數(shù)的增加而增加的不利因素。為了解決這個問題，需要一種通過減少反饋信息增加信道容量的方法。
如上所述，作為SM-MIMO(空間復(fù)用多輸入多輸出)系統(tǒng)中的傳統(tǒng)接收方法，已經(jīng)建議用于使用V-BLAST(垂直貝爾實驗室分層空時碼)消除干擾信號的結(jié)構(gòu)。V-BLAST結(jié)構(gòu)是干擾消除結(jié)構(gòu)，它增強各個天線的優(yōu)先檢測性能并在具有相同功率和相同調(diào)制率的系統(tǒng)中使用SIC(連續(xù)干擾消除)消除大SINR(信號干擾脈沖噪聲比)的信道。這個結(jié)構(gòu)叫做“正排序檢測結(jié)構(gòu)(forwardordering detection architecture)”。這個正排序檢測結(jié)構(gòu)在Proc.Int.Symp.Signals，Systems，Electronics，pp.295-300，0ct.1998，P.W.Wolniansky，G.J.Foschini，G.D.Golden和R.A.Valenzuela的“V-BLASTAn Architecture For Achieving Very High Data Rates Over TheRich-Scattering Wireless Channel(用于在多散射無線信道上完成很高數(shù)據(jù)率的結(jié)構(gòu))”中描述。
最近已經(jīng)開發(fā)了應(yīng)用AM(自適應(yīng)調(diào)制)結(jié)構(gòu)的SM-MIMO系統(tǒng)以通過增加數(shù)據(jù)傳輸率來增加信道容量。在這樣的系統(tǒng)中，現(xiàn)有的正排序檢測結(jié)構(gòu)在錯誤概率中無效。這是因為由于高級別調(diào)制率用于大SINR的信道中，因此更大SINR的信道可以產(chǎn)生更高錯誤概率。在執(zhí)行最佳比特分配和功率分配的情況中，檢測順序以一個通過優(yōu)選地檢測和消除小SINR的信道來增加總SINR的方向選擇。這個結(jié)構(gòu)叫做“逆排序檢測結(jié)構(gòu)(reverse ordering detectionarchitecture)”。這個逆排序檢測結(jié)構(gòu)在Proc.IEEE WCNC.，vol.1pp.271-275，Mar.2002的Ka-Wai Ng，Roger S.Cheng和Ross D.Murch的“Iterative Bit & Power Allocation for V-BLAST based OFDM MIMOSystem in Frequency Selective Fading Channel”，和IEEE VTC spring，，Vol2，pp1074-1078，April 2003，Young-Doo Kim，Inhyoung Kim，Jihoon Choi，Jae-Young Ahn，和Yong H.Lee的″Adaptive Modulation for MIMO Systemswith V-BLAST Detection″中描述。
首先，將說明tWolniansky中描述的正排序檢測結(jié)構(gòu)。
正排序檢測結(jié)構(gòu)是首先在各個步驟選擇最大SINR的子信道的結(jié)構(gòu)，并且其適合于子信道具有相同功率和相同調(diào)制率的情況。然而，正排序檢測結(jié)構(gòu)不適合自適應(yīng)調(diào)制率中存在錯誤的情況。特別地，在使用自適應(yīng)調(diào)制結(jié)構(gòu)的情況中，盡管更高級別的調(diào)制結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)應(yīng)用于更大SINR的信道，但隨著自適應(yīng)調(diào)制結(jié)構(gòu)的級別變得越高最小碼元距離變得越短，同時這導(dǎo)致在相同SINR錯誤概率卻更高。因此，盡管SINR變得更高，但是不能保證更低錯誤概率。
其次，說明Ng和Kim中描述的逆排序檢測結(jié)構(gòu)。
逆排序檢測結(jié)構(gòu)已經(jīng)在各個子信道具有自適應(yīng)功率和自適應(yīng)調(diào)制結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中提出。在Ng中，錯誤概率是有限的，比特和功率以總傳輸功率在總比特數(shù)已經(jīng)分配的狀態(tài)中最小化的方向分配。在這種情況中，對于所有檢測順序當(dāng)比特和功率分配時傳輸功率變得最小的檢測順序。在Kim中，對于所有可能情況的檢測順序來說，已經(jīng)提出用于最大化總有效SINR的結(jié)構(gòu)和用于用簡單進(jìn)程獲得相似性能的逆序。然而，在Kim中建議的結(jié)構(gòu)僅當(dāng)使用稱為“Campello算法”的離散最佳比特加載才能改善性能。Campello算法分配功率給必需功率最小的一方，并且如果再給定一個比特則增加比特。因此，可以使用所有情況的調(diào)制結(jié)構(gòu)，并且，在很好地執(zhí)行已分配功率的反饋的系統(tǒng)中，如果總有效SINR大，則可獲得最小平均錯誤概率。
然而，在實際系統(tǒng)中，調(diào)制結(jié)構(gòu)(modulation architecture)的種類和反饋信息量是有限的。此外，相比調(diào)制結(jié)構(gòu)而言，因為就功率而言這個結(jié)構(gòu)具有大量反饋信息，因此，在實際使用中，優(yōu)選地是僅以恒量的功率調(diào)整比率。然而，在這種情況下，對于適合各個發(fā)射天線具有相同功率和相同調(diào)制率的系統(tǒng)的正序以及適合實施最佳比特加載的系統(tǒng)的逆序，各個發(fā)射天線顯示錯誤概率中的相似性能。這是因為tWolniansky和Kim中描述的常規(guī)技術(shù)根據(jù)有效SINR確定檢測順序，但實際的錯誤概率不能僅由有效SINR確定。
因為在執(zhí)行SIC情況中，上述正序和逆排序檢測結(jié)構(gòu)僅考慮有效SINR，所以它們在最小化根據(jù)調(diào)制率和接收的SINR由最小碼元距離確定的平均錯誤概率是無效的。
圖1示出用于正序結(jié)構(gòu)和逆序結(jié)構(gòu)的SM-MIMO結(jié)構(gòu)。
參照圖1，采用AM模式的常規(guī)SM-MIMO系統(tǒng)通過使用V-BLAST結(jié)構(gòu)由子數(shù)據(jù)流檢測信號。在這種情況下，有效SIR和比特加載計算單元根據(jù)信道SIR(信干比)使用正序或逆序。為了對于有效SIR和比特加載單元確定最佳檢測順序，使用正序的結(jié)構(gòu)和使用逆序的結(jié)構(gòu)由圖1所示的等式表示。使用正序的結(jié)構(gòu)假定使用了EP(相同功率)和ER(相同比率)。使用逆序的結(jié)構(gòu)假定使用了PA(功率分配)和AR(自適應(yīng)比率)。有效SIR和比特加載計算單元將由使用正序或逆序的結(jié)構(gòu)確定的最佳檢測順序傳輸?shù)絍-BLAST單元，因此，信號根據(jù)檢測順序通過多天線接收。
總之，如果使用了相同功率和相同調(diào)制率，采用V-BLAST結(jié)構(gòu)的常規(guī)SM-MIMO系統(tǒng)具有簡單結(jié)構(gòu)和少量反饋信息。如果使用了功率分配和自適應(yīng)比率，采用V-BLAST結(jié)構(gòu)的常規(guī)SM-MIMO系統(tǒng)接近理論容量，但它有大量復(fù)雜結(jié)構(gòu)的反饋信息。

發(fā)明內(nèi)容
因此，已經(jīng)設(shè)計本發(fā)明以解決至少上述問題和現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的其他問題，以及本發(fā)明的目的是提供一種用于確定移動通信系統(tǒng)中的信號檢測順序的方法，它有效地消除干擾組件作為少量反饋信息。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種不論何種比特加載算法，通過使用獲得實際錯誤概率考慮的參數(shù)根據(jù)調(diào)制率的最小碼元距離和SINR(信號干擾脈沖噪聲比)最小化錯誤概率的方法。
本發(fā)明的另一個目的是為了在具有自適應(yīng)調(diào)制率的SM-MIMO系統(tǒng)中確定有效檢測順序，提供一種用于確定根據(jù)調(diào)制率和接收的SINR同時考慮最小碼元距離的檢測順序的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于確定相比常規(guī)結(jié)構(gòu)而言在獲得平均錯誤概率中的改良的檢測順序的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于確定性能近似使用V-BLAST結(jié)構(gòu)的SM-MIMO系統(tǒng)中使用相同功率和自適應(yīng)調(diào)制比率在少量反饋信息情況下使用功率分配和自適應(yīng)調(diào)制比率的情況的檢測順序。
為了完成上述和其他目的，這里提供一種用于確定對于多天線使用相同功率和自適應(yīng)調(diào)制率的SM-MIMO(空間復(fù)用多輸入多輸出)系統(tǒng)的信號檢測順序的方法，該方法包括步驟對于所有可能檢測順序獲得有效SINR(信號干擾脈沖噪聲比)；以及從檢測順序中選擇最大化信道的檢測順序。
優(yōu)選地，如果天線數(shù)增加，則對于正序和逆序從檢測的順序中選擇最大化信道的檢測順序，該信道中每一調(diào)制比率和有效SINR的最小碼元距離乘積通過比特分配變?yōu)樽钚　?br> 本發(fā)明的另一方面提供一種用于接收對于多天線使用相同功率和自適應(yīng)調(diào)制率的SM-MIMO(空間復(fù)用多輸入多輸出)中的信號的設(shè)備，包括有效SIR(信干比)和比特加載計算單元，用于后繼輸入所有可能檢測順序，根據(jù)輸入的檢測順序?qū)τ诿恳话l(fā)射天線獲得有效SINR(信號干擾脈沖噪聲比)，從檢測的順序中選擇最大化對于每一調(diào)制率和有效SINR的最小碼元距離乘積通過比特分配變?yōu)樽钚〉男诺赖臋z測順序；以及V-BLAST(垂直貝爾實驗室分層空時碼)單元，用于根據(jù)有效SIR和比特加載單元選擇的檢測順序通過多天線接收信號。
本發(fā)明的另一方面是提供一種用于確定對于多天線使用相同功率和自適應(yīng)調(diào)制率的SM-MIMO(空間復(fù)用多輸入多輸出)中的信號檢測順序的方法，包括步驟計算每一發(fā)射天線的所有可能檢測順序的基準(zhǔn)值；從對于各個檢測順序計算的發(fā)射天線的基準(zhǔn)值中選擇最小基準(zhǔn)值；從對應(yīng)各個檢測順序選擇的基準(zhǔn)值中選擇最大基準(zhǔn)值；確定選擇的基準(zhǔn)值作為最終檢測順序的檢測順序。
在本發(fā)明的又一方面，提供一種接收對于多天線使用相同功率和自適應(yīng)調(diào)制率的SM-MIMO(空間復(fù)用多輸入多輸出)系統(tǒng)的信號的設(shè)備，包括有效SIR(信干比)和比特加載單元，用于計算所有可能檢測順序的發(fā)射天線的基準(zhǔn)值，從對于各個檢測順序計算的發(fā)射天線的基準(zhǔn)值中選擇最小基準(zhǔn)值，以及確定對應(yīng)各個檢測順序選擇的基準(zhǔn)值中的最大基準(zhǔn)值作為最后檢測順序的檢測順序，以及從對應(yīng)各個檢測順序選擇的基準(zhǔn)值中確定最大基準(zhǔn)值的檢測順序；V-BLAST(垂直貝爾室多層空時碼)單元，用于根據(jù)有效SIR和比特加載計算單元選擇的檢測順序通過多天線接收信號。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)勢將更明顯，其中圖1是示出確定使用常規(guī)自適應(yīng)調(diào)制/解調(diào)結(jié)構(gòu)的SM-MIMO系統(tǒng)中的檢測順序的發(fā)射機/接收機的結(jié)構(gòu)視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的確定使用自適應(yīng)調(diào)制/解調(diào)結(jié)構(gòu)的SM-MIMO系統(tǒng)中的檢測順序的發(fā)射機/接收機的結(jié)構(gòu)視圖；和圖3和圖4是示出當(dāng)根據(jù)本發(fā)明實施例的檢測順序結(jié)構(gòu)應(yīng)用時比特錯誤概率的實驗結(jié)果的圖表。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實施例將參照附圖在下文詳細(xì)描述。在本發(fā)明的下面描述中，將說明本發(fā)明的代表實施例以完成本發(fā)明的上述目的。根據(jù)本發(fā)明建議的其他實施例將在優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明中說明。此外，用于取得確定最佳檢測順序的廣義等式的方案和用于通過廣義等式確定最佳檢測順序的結(jié)構(gòu)將在優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述中說明。
在本發(fā)明的實施例中，因為主要影響平均錯誤概率的信道是最大信道，因此將詳盡說明用于選擇最小化最大錯誤概率的信道錯誤率檢測順序的方案。為此，在確定本發(fā)明實施例中的最佳檢測順序中，不僅考慮接收的SINR而且要考慮根據(jù)調(diào)制率的最小碼元距離。即，最小平均錯誤概率的檢測順序根據(jù)接收的SINR和根據(jù)調(diào)制率的最小碼元距離選擇。為此，各個發(fā)射天線(或信道)的有效SIR和調(diào)制率由檢測順序確定。然后，獲得根據(jù)發(fā)射天線(或信道)確定的調(diào)制率的最小碼元距離和有效SINR的乘積，并且對于具有最小值的發(fā)射天線(信道)的最大數(shù)而言的檢測順序從該經(jīng)乘法運算后得到的值中選擇。這稱為最佳檢測順序。如果信號由如上述選擇的最佳檢測順序接收，平均錯誤概率可減到最小。此外，通過將用于確定本發(fā)明最佳實施例中建議的最佳檢測順序的方法應(yīng)用到使用相同功率和自適應(yīng)調(diào)制率的系統(tǒng)中，能以少量的反饋信息獲得接近一使用功率分配和自適應(yīng)調(diào)制率的系統(tǒng)的性能。
A．確定最佳檢測順序的方案將說明取得用于最小化由根據(jù)調(diào)制率的最小碼元距離和有效SINR的乘積表示的平均錯誤概率的廣義等式的方案。
通常，平均比特錯誤概率Pb，k可在1dB或更小的誤差范圍內(nèi)收斂到一個指數(shù)函數(shù)中。這是由等式1表達(dá)。
Pb,k≅Cexp(-gM,k·SINRk)...(1)]]>在此，C表示常量，k表示發(fā)射天線索引，和M表示調(diào)制順序。同樣，gM表示對應(yīng)于根據(jù)調(diào)制率給定的最小碼元距離的常量，和SINRk表示有效SINR。從等式[1]中可以看出，平均比特錯誤概率與根據(jù)調(diào)制率和有效SINR給定的最小碼元距離的結(jié)果成比例。
在調(diào)制率是Mary PSK或平方Mary QAM情況中，術(shù)語‘gM’可由等式[2]表示。
gPSK=sin2(πM),gS-QAM=1.5M-1...(2)]]>在等式[2]中，如果Mary PSK應(yīng)用為調(diào)制率，M可以具有值“2”。同時，如果平方Mary QAM應(yīng)用為調(diào)制率，M可以具有值“16”。
等式(1)中的SINRk可以認(rèn)為是根據(jù)每一信道的傳輸功率和噪聲的SNRρ/γ和根據(jù)信道的SIRγk的乘積。這是由等式3表示。
SINRk=ρrγk,γk=1[(HHH)-1]k,k...(3)]]>這兒，ρ等于PT/σ2，它指的是總SNR，以及γ是至少負(fù)載一比特的子流的有效個數(shù)。參照等式(3)，如果各個信道具有相同功率，各個信道的SNR變?yōu)棣?γ，它是通過將總SNR除以至少負(fù)載一比特的子流的有效個數(shù)而獲得的。如果等式(3)執(zhí)行SIC以獲得γk，已經(jīng)檢測信號的信道H不在考慮之列。例如，在信道矩陣H在使用兩個發(fā)射/接收天線情況中由等式(4)所示的兩向量h1，h2表示，各個發(fā)射天線的有效SIRγk可以由零強加接收機中的等式(5)表示。
H＝[h1，h2]……(4)γk=1[(HHH)-1]k,k,k=1,2...(5)]]>例如，如果選擇對應(yīng)于從兩個發(fā)射天線中的第一發(fā)射天線發(fā)射的信號的有效SIR，則從余下發(fā)射天線發(fā)射的信號的信道矩陣和有效SIR可以用等式(6)表示。
H^=[h‾2],γk=1[(H^HH^)-1]k,k,k=2...(6)]]>在上述的實例中，假定檢測順序以從第一發(fā)射天線的信號的有效SIR首先測量的方式完成，然后測量從第二發(fā)射天線的信號的有效SIR。同樣首先測量從第二發(fā)射天線的信號的有效SIR，然后測量從第一發(fā)射天線的信號的有效SIR也是可能的。
由于當(dāng)檢測順序變化時，各個信道的有效SINR很難顯示，因此根據(jù)確定的檢測順序傳輸?shù)礁鱾€信道的調(diào)制率很難顯示。根據(jù)本發(fā)明，為了降低實際錯誤概率，對于所有可能檢測順序獲得有效SINR，并且搜索信道分配的比特數(shù)。同時，平均錯誤概率由等式(7)給定。
Pb≅CrΣkexp(-gMik·SINRik)≤Cexp(-gMik·SINRik)]]>K＝最小(gM，k·SINRk)索引……(7)這里，i是檢測順序索引，和當(dāng)發(fā)射天線數(shù)是MT時，導(dǎo)出MT！指示。
在等式(7)中，平均錯誤概率的最小化對應(yīng)gMtk·SINRlK的最大化。因為總SNRρ不是根據(jù)檢測順序變化的值，總SNR最后可由等式(8)表示。
等式(8)是確定用于最小化平均錯誤概率的檢測順序的廣義等式。如上描述，根據(jù)本發(fā)明，通過獲得有效SINR和執(zhí)行對于所有可能情況的檢測順序而言的比特分配來選擇一檢測順序，該檢測順序使得信道是最大化的值，在該信道中對于每一調(diào)制率的最小碼元距離gMtk和有效SINR SINRik的乘積被最小化。通過選擇上述檢測順序，平均錯誤概率可以最小化。此外，在天線數(shù)增加的情況下，沒有考慮所有可能情況的檢測順序，但根據(jù)正排序和逆排序來選擇使得信道是最大化的值的檢測順序，在該信道中對于每一調(diào)制率的最小碼元距離gMtk和有效SINR SINRik的乘積被最小化。
B.用于確定最佳檢測順序的設(shè)備。
用于確定根據(jù)本發(fā)明實施例最佳檢測順序依次地輸入所有可能檢測順序的設(shè)備，并由檢測順序測量發(fā)射天線的調(diào)制率和有效SIR。然后，設(shè)備由等式(7)確定最佳檢測順序。然后，通過傳輸確定的最佳檢測順序到V-BLAST單元，接收來自發(fā)射天線的信號以便它們具有最小的平均錯誤概率。
圖2示出用于根據(jù)本發(fā)明實施例獲得最小平均錯誤概率的多天線的結(jié)構(gòu)。
參考圖2，通過多天線接收的信號輸入到V-BLAST單元。V-BLAST單元使用有效SIR和比特加載計算單元的V-BLAST結(jié)構(gòu)根據(jù)子數(shù)據(jù)流來檢測輸入信號。有效SIR和比特加載計算單元依次地接收所有可能的檢測順序以便確定最佳檢測順序。如果輸入特定檢測順序，有效SIR和比特加載計算單元將檢測順序應(yīng)用到等式(7)和(8)。等式(7)和(8)與圖2示出的等式一致。有效SIR和比特加載計算單元根據(jù)輸入的檢測順序計算等式(3)信道(或發(fā)射天線)的有效SIR，然后計算根據(jù)輸入的檢測順序計算信道(或發(fā)射天線)的比特加載。比特加載對應(yīng)信道(或發(fā)射天線)使用的調(diào)制率。
有效SIR和比特加載計算單元根據(jù)檢測順序來計算的有效SIR和比特加載的實例在圖2示出。在圖2中，檢測順序字段中的括號中的標(biāo)記數(shù)字對應(yīng)發(fā)射天線的索引。第一檢測順序用于在選擇第一發(fā)射天線后選擇第二發(fā)射天線，而第二檢測順序是用于在選擇第二發(fā)射天線后選擇第一發(fā)射天線。在有效SIR字段，括號中的值表示根據(jù)相應(yīng)于檢測順序來測量的發(fā)射天線的有效SIR。在比特加載字段，M11表示從第一發(fā)射天線連接到第一接收天線的信道的比特加載值，而M12表示從第二發(fā)射天線連接到第一接收天線的信道的比特加載值。同樣，M22表示從第二發(fā)射天線連接到第二接收天線的信道的比特加載值，而M21表示從第一發(fā)射天線連接到第二接收天線的信道的比特加載值。
通過上述比特加載獲得的比特加載模式從有效SIR和比特加載計算單元中輸出。同樣，有效SIR和比特加載計算單元通過根據(jù)檢測順序?qū)⒏鱾€信道(或發(fā)射天線)的有效SIR和調(diào)制率應(yīng)用到等式(7)來確定最佳檢測順序。
C.確定最佳檢測順序的實施例下文中，將說明在上述的本發(fā)明中替換的特定實驗值的實施例。假定提供由兩個發(fā)射天線和兩個接收天線形成的四個信道。例如，假定2×2信道的信道矩陣由等式(9)和(10)給定。
第一種情況H=0.2499+0.3386i-0.2512+0.0136i0.5728-0.8538i0.7212+0.2508i...(9)]]>第二種情況H=-0.2017+0.7528i1.1604+0.0031i0.0690-0.3836i-1.1419+0.4829i...(10)]]>假定等式(9)和(10)中示出的兩實施例是不同信道環(huán)境中的信道矩陣。存在兩種可能檢測順序。即，存在正排序和逆排序檢測。正排序檢測用于首先在根據(jù)來自第一發(fā)射天線的信號所測量的有效SIR和根據(jù)來自第二發(fā)射天線的信號所測量的有效SIR之間選擇具有較大值的發(fā)射天線。逆排序檢測用于在根據(jù)來自第一和第二發(fā)射天線的信號所測量的有效SIR之間選擇具有更小值的發(fā)射天線。
參照下表1說明執(zhí)行等式(9)中示出的第一種情況中根據(jù)信道矩陣來執(zhí)行正排序檢測的操作。在第一步驟中，對應(yīng)第一發(fā)射天線的有效SIR測量為“0.0912”，而對應(yīng)第二發(fā)射天線的有效SIR測量為“0.048”。選擇對應(yīng)指示兩個有效SIR值間的更大有效SIR值的第一發(fā)射天線的信道。在第二步驟，消除來自第一發(fā)射天線的信號，然后獲得來自第二發(fā)射天線的信號的有效SIR。上述獲得的有效SIR是“0.6463”。通過根據(jù)信道來執(zhí)行有效SINR的比特加載以便總分配的比特變?yōu)?比特，兩比特分配給兩信道的每一個。參照下表1說明實施等式(9)示出的第一情況中根據(jù)信道矩陣來執(zhí)行逆序順序檢測操作。在第一步驟，對應(yīng)第一發(fā)射天線的有效SIR測量為“0.0912”，而對應(yīng)第二發(fā)射天線的有效SIR以正排序檢測相同方式測量為“0.048”。選擇對應(yīng)指示兩個有效SIR之間的更小有效SIR值的第二發(fā)射天線的信道。在第二步驟，消除來自第二發(fā)射天線的信號，然后獲得來自第一發(fā)射天線的信號的有效SIR。如上獲得的有效SIR是″1.2343″。根據(jù)上述獲得的各個信道的有效SINR，總SIR比正排序檢測獲得的更大。正排序檢測獲得的總SIR是“0.0912+0.6463＝0.7375”，而逆排序檢測獲得的總SIR是“0.048+1.2343＝1.2823”。然而，根據(jù)逆排序檢測從有效SIR(0.0912，0.6463，0.048和1.2343)中獲得最大SIR(＝1.2343)，同時也通過逆排序檢測從有效SIR(0.0912，0.6463，0.048和1.2343)中獲得最小SIR(0.048)。通過執(zhí)行根據(jù)逆排序檢測所獲得的各個信道的有效SINR的比特來加載以便總分配的比特變?yōu)樗谋忍兀谋忍胤峙浣o具有相對大SIR的信道(即第一發(fā)射天線)，而零比特分配給具有相對小SIR的信道(即第二發(fā)射天線)。
將參照下表1說明執(zhí)行等式(10)中示出的第二種情況中根據(jù)信道矩陣來執(zhí)行正排序檢測的操作。在第一步驟，對應(yīng)第一發(fā)射天線的有效SIR測量為“0.1069”，而對應(yīng)第二發(fā)射天線的有效SIR測量為“0.4060”。選擇對應(yīng)指示兩個有效SIR值間的更大有效SIR值的第二發(fā)射天線的信道。在第二步驟，消除來自第二發(fā)射天線的信號，然后通過使用來自第一發(fā)射天線的信號獲得有效SIR。如上獲得的有效SIR是“0.7593”。
參照下表1將說明執(zhí)行等式(10)所示的第二種情況中根據(jù)信道矩陣來執(zhí)行逆排序檢測的操作。在第一步驟，對應(yīng)第一發(fā)射天線的有效SIR測量為“0.1069”，而對應(yīng)第二發(fā)射天線的有效SIR測量為“0.4060”。選擇對應(yīng)指示兩個有效SIR值之間的更小有效SIR值的第一發(fā)射天線的信道。在第二步驟，消除來自第一發(fā)射天線的信號，然后通過使用來自第二發(fā)射天線的信號獲得有效SIR。如上獲得的有效SIR是“2.8837”。通過執(zhí)行如上述獲得的各個信道的有效SINR的比特加載，以便總分配比特變?yōu)樗谋忍?，三比特分配給相對大SIR的信道，而一比特分配給相對小SIR的信道。如上所述，對于兩信道，常規(guī)的方法搜索檢測順序并以相同方式分配比特。
在本發(fā)明的實施例中，將建議的根據(jù)正排序檢測獲得的標(biāo)準(zhǔn)值之間的更小值與建議的根據(jù)逆排序檢測獲得的標(biāo)準(zhǔn)值之間的更小值作比較，并且選擇對應(yīng)于比較結(jié)果獲得的更大值的檢測順序。例如，參照表1，在情況1中，對于第一和第二發(fā)射天線，正排序檢測獲得的建議標(biāo)準(zhǔn)值分別是“0.0456”和“0.0473”。對于第一和第二發(fā)射天線，逆排序檢測獲得的建議標(biāo)準(zhǔn)值是“無發(fā)送”和“0.1234”。在正排序檢測中選擇更小的標(biāo)準(zhǔn)值“0.0456”，而在逆排序中選更小標(biāo)準(zhǔn)值“0.1234”擇。兩個更小值互相比較，而選擇相對更大值“0.1234”。因此，在第一種情況中，選擇包括“0.1234”作為標(biāo)準(zhǔn)值的逆排序檢測為最佳檢測順序。在第一種情況中，對于正排序檢測和逆排序檢測來說獲得的平均錯誤概率是表1所示的“0.0571”，因此它公認(rèn)逆排序檢測具有低錯誤率。
參照表1，在第二種情況中，對于第一和第二發(fā)射天線，根據(jù)正排序檢測獲得的建議標(biāo)準(zhǔn)值分別是“0.1015”和“0.0829”。同樣，對于第一和第二發(fā)射天線，根據(jù)逆排序檢測獲得的建議標(biāo)準(zhǔn)值分別是“0.0534”和“0.2112”。選擇更小標(biāo)準(zhǔn)值“0.0829”作為正排序檢測和選擇更小標(biāo)準(zhǔn)值“0.0534”作為逆排序檢測。隨后，兩個更小值互相比較，選擇相對大的值“0.0829”作為最佳檢測順序。在第二種情況中，如表1所示，對于正排序檢測和逆排序檢測來說獲得的平均錯誤概率是“0.0373”，因此它能公認(rèn)低的錯誤概率的正排序檢測。
上述實施例可以通過示出根據(jù)本發(fā)明建議的結(jié)構(gòu)的操作原理的表1看出。
根據(jù)本發(fā)明建議的結(jié)構(gòu)，除了沒有傳輸?shù)那闆r外，可以根據(jù)等式(8)選擇檢測順序。在這種情況下，逆序選擇用于第一種情況的信道而正序選擇用于第二種情況的信道，以便可以獲得比常規(guī)結(jié)構(gòu)獲得的錯誤概率更低的錯誤概率。
表1


將說明根據(jù)本發(fā)明建議的結(jié)構(gòu)的實驗結(jié)果。
下表2示出實驗環(huán)境。
表2

如表2給定的環(huán)境中執(zhí)行的實驗中，相同功率分配到各個信道，并且考慮到自適應(yīng)調(diào)制率的使用。圖3示出根據(jù)應(yīng)用表2的實驗環(huán)境中的自適應(yīng)調(diào)制率的2*2 SM-MIMO系統(tǒng)中檢測順序的比特錯誤率。圖4示出根據(jù)應(yīng)用自適應(yīng)調(diào)制率的3*3 SM-MIMO系統(tǒng)中的檢測順序的比特錯誤率。通過圖3和圖4，它可以公認(rèn)根據(jù)本發(fā)明建議的結(jié)構(gòu)幾乎等于最小化平均錯誤概率的最佳順序結(jié)構(gòu)。
可以看出，在基于10-3錯誤概率的2*2天線的情況中，相比常規(guī)的結(jié)構(gòu)而言，建議的結(jié)構(gòu)具有大約3dB的增益，而在3*3天線的情況中，建議的結(jié)構(gòu)相比常規(guī)結(jié)構(gòu)而言具有大約2dB增益。在3*3天線情況中，如果為了降低搜索次數(shù)僅考慮正排序和逆排序，其性能相比完全搜索獲得的性能低。然而，建議的結(jié)構(gòu)相比常規(guī)結(jié)構(gòu)而言可獲得大約1.3dB的SNR增益。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明地檢測順序在最大化僅有相同功率和自適應(yīng)調(diào)制率的系統(tǒng)中的信道，在該信道中每一調(diào)制率的最小碼元距離和有效SINR的乘積變?yōu)樽钚?。將平均錯誤率最小化以改進(jìn)系統(tǒng)性能。在本發(fā)明中，可不考慮比特加載算法而確定可減少錯誤概率的檢測順序，因此，在少量計算的條件下獲得等同于最佳結(jié)構(gòu)的性能。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照優(yōu)選實施例示出和描述，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解在不脫離附加權(quán)利要求定義的本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下，可作出各種形式的變化。
權(quán)利要求
1.一種用于確定信號檢測順序的方法，對于多天線而言其通過使用相同功率和自適應(yīng)調(diào)制率來最小化SM-MIMO(空間復(fù)用多輸入多輸出)系統(tǒng)中的錯誤概率，所述方法包括步驟獲得每一檢測順序的有效SINR(信號干擾脈沖噪聲比)；和從檢測順序中選擇最大化信道的檢測順序，其中通過比特分配，對于每一調(diào)制率來說的最小碼元距離和有效SINR的乘積變?yōu)樽钚≈怠?br> 2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中檢測順序的選擇如下執(zhí)行 其中i表示檢測順序索引，k表示發(fā)射天線索引，gM表示對應(yīng)于根據(jù)調(diào)制率給定的最小碼元距離的常量，γ表示依據(jù)信道的信噪比，和r表示至少負(fù)載一比特的子流的有效個數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，如果天線數(shù)目增加，則根據(jù)正序和逆序從檢測的順序中選擇最大化信道的檢測順序，其中形成對于每一調(diào)制率的最小碼元距離和有效SINR的乘積。
4.一種用于接收信號的設(shè)備，對于多天線而言其通過使用相同功率和自適應(yīng)調(diào)制率來最小化SM-MIMO(空間復(fù)用多輸入多輸出)系統(tǒng)中的錯誤概率，該設(shè)備包括有效SIR(信干比)和比特加載計算單元，用于依次地輸入每一檢測順序，根據(jù)輸入的檢測順序獲得每一發(fā)射天線的有效SINR(信號干擾脈沖噪聲比)，以及從檢測順序中選擇最大化信道的檢測順序，其中通過比特分配，對于每一調(diào)制率來說的最小碼元距離和有效SINR的乘積變?yōu)樽钚≈?；和V-BLAST(垂直貝爾實驗室分層空時碼)單元，用于根據(jù)由有效SIR和比特加載計算單元所選擇的檢測順序通過多天線接收信號。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中檢測順序的選擇執(zhí)行如下 其中i表示檢測順序索引，k表示發(fā)射天線索引，gM表示對應(yīng)于根據(jù)調(diào)制率給定的最小碼元距離的常量，γ表示依據(jù)信道的信噪比，和r表示至少負(fù)載一比特的子流的有效個數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，如果天線數(shù)目增加，則根據(jù)正序和逆序從檢測的順序中選擇最大化信道的檢測順序，其中對于每一調(diào)制率的最小碼元距離和有效SINR的乘積變?yōu)樽钚≈怠?br> 7.一種用于確定信號檢測順序的方法，對于多天線而言其通過使用相同功率和自適應(yīng)調(diào)制率來最小化SM-MIMO(空間復(fù)用多輸入多輸出)系統(tǒng)中的錯誤概率，所述方法包括步驟根據(jù)下式，對于每一檢測順序而言計算依據(jù)發(fā)射天線的基準(zhǔn)值gMikγikri]]>其中，i表示檢測順序索引，k表示發(fā)射天線索引，gM表示對應(yīng)根據(jù)調(diào)制率給定的最小碼元距離的常量，γ表示依據(jù)信道的信噪比，以及r表示至少負(fù)載一比特的子流的有效個數(shù)；對于各個檢測順序從為了發(fā)射天線計算的基準(zhǔn)值中選擇最小基準(zhǔn)值；從對應(yīng)各個檢測順序所選擇的基準(zhǔn)值中選擇最大基準(zhǔn)值；和確定一檢測順序作為最終檢測順序，對于所述檢測順序而言獲得最大的所選擇的基準(zhǔn)值。
8.一種用于接收信號的設(shè)備，對于多天線而言其通過使用相同功率和自適應(yīng)調(diào)制率來最小化SM-MIMO(空間復(fù)用多輸入多輸出)系統(tǒng)中的錯誤概率，所述設(shè)備包括有效SIR(信干比)和比特加載計算單元，用于依據(jù)下式對于每一檢測順序計算依據(jù)發(fā)射天線的基準(zhǔn)值gMikγikri]]>其中，i表示檢測順序索引，k表示發(fā)射天線索引，gM表示對應(yīng)根據(jù)調(diào)制率給定的最小碼元距離的常量，γ表示依據(jù)信道的信噪比，以及r表示沒有分配零比特的信道數(shù)，對于各個檢測順序從計算的發(fā)射天線的基準(zhǔn)值中選擇最小基準(zhǔn)值，以及確定一檢測順序作為最終檢測順序，對于所述檢測順序而言從相應(yīng)于各個檢測順序所選擇的參考值中獲得最大的所選擇的基準(zhǔn)值；和V-BLAST(垂直貝爾實驗室分層空時碼)單元，用于根據(jù)有效SIR和比特加載計算單元所選擇的檢測順序通過多天線接收信號。
全文摘要
公開了一種用于確定支持自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)的移動通信系統(tǒng)中信號檢測順序的方法。對于每一檢測順序的檢測順序而言，通過獲得有效SINR和執(zhí)行比特分配來選擇最大化信道值的檢測順序，在該信道中對于每一調(diào)制率的最小碼元距離和有效SINR的乘積變?yōu)樽钚≈?，因此，平均錯誤概率可以減到最小。在天線數(shù)增加的情況下，沒有考慮所有可能情況的檢測順序，但對于正排序和逆排序而言，選擇最大化信道的檢測順序，其中對于每一調(diào)制率的最小碼元距離和有效SINR的乘積變?yōu)樽钚≈怠?br> 文檔編號H04B7/02GK1750447SQ200510074109
公開日2006年3月22日 申請日期2005年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月8日
發(fā)明者金慶淵, 李忠容, 鄭在學(xué), 沈世埈, 南承勛 申請人:三星電子株式會社, 延世大學(xué)校