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Title:
DECISION-FEEDBACK DEVICE AND METHOD FOR RECEIVER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/000277
Kind Code:
A1
Abstract:
A decision-feedback device and method for a receiver are disclosed by the present invention, wherein the device includes: a reception module (102), which is used for receiving the demodulation output of a front-end demodulation element; a weighting function decision module (104), which is used for making decision for a weighting function of which constellation point weightings are the probabilities of equalized equivalent complex additive white Gaussian noises (AWGNs) according to the demodulation output and based on a hard-decision method; and a feedback module (106), which is used for feeding the decision result of the weighting function back to the front-end demodulation element. With the present invention, the defect that faults fed back to a channel estimation device or an interference elimination device are enlarged and spread due to hard-decision faults is overcome, thus a balance between the performance and efficiency of the communication system is realized.

Inventors:
ZHANG JUNLING (CN)
Application Number:
PCT/CN2010/078886
Publication Date:
January 05, 2012
Filing Date:
November 18, 2010
Export Citation:
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Assignee:
ZTE CORP (CN)
ZHANG JUNLING (CN)
International Classes:
H04L25/06
Foreign References:
CN101277279A2008-10-01
CN1381105A2002-11-20
CN101064526A2007-10-31
Attorney, Agent or Firm:
KANGXIN PARTNERS, P.C. (CN)
北京康信知识产权代理有限责任公司 (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书 一种接收机判决-反馈的装置, 其特征在于, 包括:

接收模块, 用于接收前端解调器件的解调输出;

权函数判决模块, 用于根据所述解调输出, 基于硬判决方法, 对均 衡后等效复加性高斯白噪声 AWGN 的概率作为星座点权重的权函数进 行判决;

反馈模块,用于将所述权函数的判决结果反馈至所述前端解调器件。 根据权利要求 1所述的装置, 其特征在于, 所述权函数判决模块包括: 第二接收点模块, 用于确认在时刻 t 均衡后的接收点为 req(t) = x(t) + n0(t), 其中, x(t)e{C0,Cl, ...... ,C«}为发射星座点, 《。(t)为均衡 后等效复 AWGN, 其实部和虚部均满足 N(0, )分布, 其中 n为星座点 数;

第 二 距 离 度 量 模 块 , 用 于 获 取 距 离 度 量 di= req(t)-Ci , = 0,1,2,…… ,rr; 第 二 判 决 模 块 , 用 于 获 取 权 函 数 判 决 结 果 xp(t) =∑Ci-p(req(t)\Ci), Cie{C0,Cl,…… ,C"} , 其 中 , Cie{C0,Cl,…… , Cw}。

根据权利要求 1所述的装置, 其特征在于, 还包括:

硬判决模块, 用于根据所述解调输出, 进行使距离度量最小的星座 发射点的硬判决;

自适应模块, 用于根据预设的判决门限, 自适应的选择所述权函数 判决模块或所述硬判决模块执行;

所述反馈模块, 还用于根据所述自适应模块的选择结果, 将所述权 函数判决或所述硬判决的结果反馈至所述前端解调器件。 4 根据权利要求 3所述的装置, 其特征在于:

所述自适应模块, 用于当所述距离度量小于所述判决门限时, 选择 所述权函数判决模块执行; 否则, 选择所述硬判决模块执行。 根据权利要求 4所述的装置, 其特征在于, 所述硬判决模块包括: 第一接收点模块, 用于确认在时刻 t 均衡后的接收点为 req(t) = x(t) + n0 (t) , 其中, x(t) e {C0, Cl, ...... , C«}为发射星座点, 《。(t)为均衡 后等效复 AWGN;

第 一 距 离 度 量 模 块 , 用 于 获 取 距 离 度 量 di = req (t) - Ci , = 0, 1, 2,…… , n 第 一 判 决 模 块 , 用 于 获 取 硬 判 决 结 果 xH (t) = Ci I min(i//'), Ci e {CO, CI, , Cn)。

6. 根据权利要求 2-5 中任一项所述的装置, 其特征在于: 应用于正交相移 键控 QPSK调制系统、 16正交幅度调制 Q AM系统、 或 64Q AM调制系 统中。 根据权利要求 6所述的装置, 其特征在于:

当应用于所述 QPSK调制系统中时, 所述 n=3; 或

当应用于所述 16QAM调制系统中时, 所述 n=15; 或

当应用于所述 64QAM调制系统中时, 所述 n=63。 根据权利要求 1-5 中任一项所述的装置, 其特征在于: 所述前端解调器 件为信道估计器件或千扰消除器件。

9 一种接收机判决-反馈的方法, 其特征在于, 包括:

接收前端解调器件的解调输出;

根据所述解调输出, 基于硬判决方法, 对均衡后等效复加性高斯白 噪声 AWGN的 4既率作为星座点权重的权函数进行判决;

将所述权函数的判决结果反馈至所述前端解调器件。

10. 根据权利要求 9所述的方法, 其特征在于, 所述基于硬判决方法, 构造 将均衡后等效复 AWGN的概率作为星座点权重的权函数判决包括: 确认在时刻 t 均衡后的接收点为 reg(t) = x{t) + n0{t), 其中 , x(t)e{C0,Cl, ...... ,C«}为发射星座点, 《。(t)为均衡后等效复 AWGN, 其实

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部和虚部均满足 N(0, )分布, 其中 n为星座点数; 获取距离度量 · = / = 0,1,2, ...… ,n

获取权函数判决结果 ) = Ο··ρ(Γ )|Ο· C/e{C0,Cl, ...... ,Cn) , 其中, Cie{C0,Cl,…… ,Cw}。

11. 根据权利要求 9所述的方法, 其特征在于, 所述接收解调输出之后还包 括:

根据所述解调输出, 进行使距离度量最小的星座发射点的硬判决; 根据预设的判决门限, 自适应的选择所述权函数判决或所述硬判决; 根据所述选择结果, 将所述权函数判决或所述硬判决的结果反馈至 所述前端解调器件。

12. 根据权利要求 10或 11所述的方法, 其特征在于:

当应用于所述正交相移键控 QPSK调制系统中时, 所述 η=3; 或 当应用于所述 16正交幅度调制 QAM调制系统中时, 所述 η=15; 或

当应用于所述 64QAM调制系统中时, 所述 η=63。

Description:
接 4欠机判决 -反馈的装置及方法 技术领域 本发明涉及通信领域, 具体而言, 涉及一种接收机判决-反馈的装置及方 法。 背景技术 在通信领域中, 接收机通常要进行信道估计。 目前, 接收机判决-反馈式 信道估计一般可以分为 3类: 基于导频的判决-反馈; 联合信道解码器迭代式 判决-反馈; 硬判决-反馈。 在"基于导频的判决-反馈"方法中, 接收机完全已知导频序列, 一种较常 见的应用是接收机用此导频序列来自适应地估 计信道, 获得信道估计后再进 行解调或千扰消除等, 如美国 ATSC标准的接收机。 这种方案的优点是由于 导频序列的存在可使算法性能较好,弱点是导 频序列的插入会降低系统效率, 另外, 较低的导频插入率会导致系统在高速移动信道 环境中无法有效工作。 第二种 "联合信道解码器迭代式判决 -反馈,,方法可视为第一种方法的改 进。 由于现在的信道解码器, 如 viterbi、 turbo, RS等解码器都有较大的解码 增益, 此方案利用这个解码增益, 将解码后的数据重新经过发射装置后看作 第一种方法中的导频反馈到前端信道估计或千 扰消除单元中以增强信道估计 或千扰消除算法的性能。 此种算法的优点是可以完全不需要第一种方法 中的 导频序列, 并达到和"基于导频的判决-反馈"方法相当的性 能, 由此提高系统 效率, 其缺点信道解码器时延和发射装置导致反馈时 需要较高硬件复杂度。 第三种"硬判决-反馈"方法是"联合信道解码器 代式判决-反馈"方法的 简化。此方法使用硬判决方法取代 "联合信道解码器迭代式判决-反馈"方法中 的信道解码器输出, 由此消除解调-反馈时需要的较高硬件复杂。 但这种方法 的性能是三种方法中最差的, 在实际应用中, 一般需要较多次数的迭代才能 获得性能提升。 相关技术中, 接收机判决-反馈方式存在如下缺陷: 由于硬判决错误导致 的反馈至信道估计或千扰消除装置中错误扩大 和传播, 性能较差。 针对上述 问题, 目前尚无解决方案。 发明内容 本发明的主要目的在于提供一种接收机判决- 馈的方法及装置, 以解 决上述的现有的接收机判决-反馈方式中, 由于硬判决错误导致的反馈至信道 估计或千扰消除装置中错误扩大和传播, 性能较差的问题。 根据本发明的一个方面, 提供了一种接收机判决-反馈的装置, 包括: 接 收模块, 用于接收前端解调器件的解调输出; 权函数判决模块, 用于根据解 调输出, 基于硬判决方法, 对均衡后等效复加性高斯白噪声 AWGN 的概率 作为星座点权重的权函数进行判决; 反馈模块, 用于将权函数的判决结果反 馈至前端解调器件。 优选地, 权函数判决模块包括: 第二接收点模块, 用于确认在时刻 t均 衡后的接收点为^ ) = ( ) + «。 ), 其中, jc(t)e{C0,Cl, ...... ,C«}为发射星座点,

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«。(t)为均衡后等效复 AWGN, 其实部和虚部均满足 N(0, )分布, 其中 n为 星 座 点 数 ; 第 二 距 离 度 量 模 块 , 用 于 获 取 距 离 度 量 di = i = 0,1,2, ...... ,η; 第二判决模块, 用于获取权函数判决结果 x p (t) =∑Ci-p(r eq (t)\Ci), Cie{C0,Cl,…… ,C"} , 其 中 , Cie{C0,Cl,…… , Cw}。

优选地, 该装置还包括: 硬判决模块, 用于根据解调输出, 进行使距离 度量最小的星座发射点的硬判决; 自适应模块, 用于根据预设的判决门限, 自适应的选择权函数判决模块或硬判决模块执 行; 反馈模块, 还用于根据自 适应模块的选择结果, 将权函数判决或硬判决的结果反馈至前端解调 器件。 优选地, 自适应模块, 用于当距离度量小于判决门限时, 选择权函数判决模 块执行; 否则, 选择硬判决模块执行。 优选地, 所述硬判决模块包括: 第一接收点模块, 用于确认在时刻 t均 衡后的接收点为 其中, 0e o,ci,……,c"}为发射星座点, "。(0为均衡后等效复 AWGN ; 第一距离度量模块, 用于获取距离度量 di = r eq (t) - Ci , i = 0, l, 2,…… '"; 第一判决模块, 用于获取硬判决结果 x H (t) = Ci I min(i//'), Ci e {CO, CI, , Cn) 优选地, 该装置, 应用于正交相移键控 QPSK调制系统、 16正交幅度调 制 Q AM系统、 或 64Q AM调制系统中。 优选地, 该装置, 当应用于所述 QPSK调制系统中时, 所述 n=3 ; 或当 应用于所述 16QAM调制系统中时, 所述 n=15 ; 或当应用于所述 64QAM调 制系统中时, 所述 n=63。 优选地, 所述前端解调器件为信道估计器件或千扰消除 器件。 根据本发明的另一方面, 提供了一种接收机判决-反馈的方法, 包括: 接 收前端解调器件的解调输出; 根据解调输出, 基于硬判决方法, 对均衡后等 效复 AWGN 的概率作为星座点权重的权函数进行判决; 将权函数的判决结 果反馈至前端解调器件。 优选地, 该方法可以应用于 QPSK调制系统、 16正交幅度调制 QAM系 统、 或 64QAM调制系统中。 当应用于 QPSK调制系统中时, n=3 ; 或当应用 于 16QAM调制系统中时, n= 15 ; 或当应用于 64QAM调制系统中时, n=63。 通过本发明, 釆用结合均衡后等效 AWGN概率的 "硬判决-反馈"方法, 解决了现有的接收机判决-反馈方式由于硬判 错误导致的反馈至信道估计 或千扰消除装置中错误扩大和传播, 性能较差的问题, 进而达到了通信系统 性能和效率之间取得平衡。 附图说明 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步 理解,构成本申请的一部 分, 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发 明, 并不构成对本发明的 不当限定。 在附图中: 图 1为根据本发明装置实施例一接收机判决 -反馈装置的示意图; 图 2为根据本发明装置实施例三接收机判决 -反馈装置中接收点的示意 图; 图 3为本发明装置实施例四接收机判决 -反馈的装置在正交频分复用(简 称为 OFDM )接收机中应用的示意图; 图 4为本发明装置实施例五接收机判决-反馈的装 在 OFDM千扰对消 接收机中应用的示意图; 图 5为根据装置本发明方法实施例一接收机判决- 馈方法的流程图; 图 6为根据本发明方法实施例二接收机判决-反馈 法的流程图。 具体实施方式 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本 发明。 需要说明的是, 在 不冲突的情况下, 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互 组合。 本发明提供了一种接收机判决-反馈的装置及 法, 基于传统的硬判决 方法, 构造了将均衡后等效复加性高斯白噪声 (Additive White Gaussian Noise, 简称 AWGN ) 的 4既率作为星座点权重的权函数判决。 均衡后等效复 AWGN为均衡后的等效的复数 AWGN , 其中 AWGN包括互不相关的实部与 虚部。 本发明结合前端解调器件, 可以防止由于硬判决错误导致的反馈至信 道估计或千扰消除装置中错误扩大和传播。 装置实施例一: 图 1 为根据本发明装置实施例一接收机判决-反馈 置的示意图。 本实 施例中的连接关系在图 1中用实线表示。 如图 1所示, 本实施例包括: 接收 模块 102 , 用于接收前端解调器件的解调输出; 权函数判决模块 104 , 与接 收模块 102相连, 用于根据解调输出, 基于硬判决方法, 对均衡后等效复加 性高斯白噪声 AWGN 的概率作为星座点权重的权函数进行判决; 反馈模块 106 , 与权函数判决模块 104 相连, 用于将权函数的判决结果反馈至前端解 调器件。 本实施例可以应用于正交相移键控 (Quadrature Phase Shift Keying, 简 称 QPSK )调制系统、 16正交幅度调制 ( Quadrature Amplitude Modulation, 简称 QAM ) 系统, 64QAM调制系统中。 本实施例基于传统硬判决-反馈方 法, 釆用了将均衡后等效复 AWGN 的概率作为星座点权重的权函数判决, 克服了由于硬判决错误导致的反馈至信道估计 或千扰消除装置中错误扩大和 传播的缺陷, 从而达到了通信系统性能和效率之间取得平衡 。 装置实施例二: 本实施例将在装置实施例一的基础上 ,对接收机判决-反馈装置进一步说 明。 如图 1所示, 本实施例的连接关系用虚线表示。 接收机判决 -反馈装置还 可以包括: 硬判决模块 108 , 与接收模块 102相连, 用于 居解调输出, 进 行使距离度量最小的星座发射点的硬判决; 自适应模块 110 , 与权函数判决 模块 104和硬判决模块 108相连, 用于 居预设的判决门限, 自适应的选择 权函数判决模块 104或硬判决模块 108; 反馈模块 106 , 与自适应模块相连, 还用于根据自适应模块的选择结果, 将权函数判决或硬判决的结果反馈至前 端解调器件。 本实施例中, 釆用权函数判决和硬判决相结合的方式, 既有传统接收机 判决 -反馈装置的较高执行效率, 同时又避免了错误硬判反馈至信道估计或千 扰消除模块导致的错误扩大和传播, 从而提高系统性能。 装置实施例三: 本实施例将对装置实施例一和装置实施例二中 的硬判决方法和权函数判 决方法进行具体说明。 图 2 为根据本发明装置实施例三接收机判决 -反馈装置中接收点的示意 图。 权函数判决模块具体包括: 第二接收点模块, 第二距离度量模块, 第二 判决模块。 硬判决模块具体包括: 第一接收点模块, 第一距离度量模块, 第 一判决模块。 其中, 权函数判决模块中的第二接收点模块, 第二距离度量模 块和硬判决模块中的第一接收点模块, 第一距离度量模块的计算过程相同, 功能相同, 优选地釆取一套即可。 本实施例中, 将主要以 QPSK调制系统为 例进行说明。 如图 2所示: 第一 (二)接收点模块中, 发射机使用的归一化 QPSK星座点为 C0、 Cl、 C2和 C3。 在接收端, 在某一时刻 t均衡后的接收点为: r eq {t) = x{t) + n 0 {t) (公式 1 ) 上式中 j t)e{C0,Cl,C2,C3}为发射星座点, 《。(t)为均衡后等效复 AWGN, 其实部和虚部均满足分布 Ν(0, ^-)。 第一 (二) 距离度量模块中, 釆用传统硬判决方法计算距离度量: di = i = 0,1,2,3

(公式 2 ) 第一判决模块中, 判决距离属于最小距离的 α为 x(t)的硬判决: x H (t) = Ci\mm(di\ C/e {C0,C1,C2,C3} (公式 3 ) 公式 3 中, ¾y(t)为使 最小的 Ci。 如图 2 所示, d0 为最小距离, 则 x H (t) = CO。 实施例二中, 硬判决模块 108就可以釆用如公式 3所示的硬判决 函数。 第二判决模块中,考虑公式 1中《。(0较大时,则 x(t)有较大可能为非 CO, 如假设 x(t) = C3 , 则硬判决 = CO反馈至信道估计或千扰消除算法是错误 扩大和传播, 导致性能下降较快, 这是"硬判决-反馈"方法性能较差的主要原 因。 考虑条件概率: Cie{C0,Cl,C2,C3} (公式 4 ) 基于条件概率 -公式 4构造权函数判决: x p (t) = ^α·ρ (r eq (t) I Ci), Ci e {CO, I, 2, 3} (公式 5 ) 权函数模块 104可以使用如公式 6所示的权函数判决。 对比如公式 3所 示的传统硬判决, 基于概率的权函数判决避免了错误硬判反馈至 信道估计或 千扰消除模块导致的错误扩大和传播, 从而提高系统性能。 在另一方面, 如公式 3所示的硬判决方法如果是正确的, 可以避免如公 式 5所示的权函数判决引入的不必要的噪声。从 一步提高系统性能的角度, 自适应模块 110可以自适应的使用硬判决和权函数判决

Cie {C0,Cl,C2,C3} (公式 6) 此外, 本发明也可应用于 16QAM或 64QAM调制系统, 只需增力口上述 步骤中的星座点集即可。 对于 16QAM 调制系统, 星座点数取到 15, 对于 64QAM调制系统, 星座点数取到 63, 其他描述不变, 同样应包含在本发明 的保护范围之内。 本实施例对装置实施例一和装置实施例二中的 硬判决方法、权函数判决 方法进行了详细说明,具有上述实施例的全部 有益效果, 并且可实施性更强, jt匕处不再重述。 装置实施例四: 图 3为本发明装置实施例四接收机判决-反馈的装 在 OFDM接收机中 应用的示意图。如图 3所示, 无判决反馈的接收机只使用 "导频辅助的信道估 计"和"第一均衡器"。 如图 3 所示, 使用硬判决-反馈信道估计的接收机使用 "第一均衡器 "的 输出进行如公式 3所示的硬判决输出 f ff (t)作为反馈符号给第二均衡器。在此 种情况下,接收机使用 "导频 +反馈符号辅助的信道估计"。如果硬判决 f ff (t)正 确 , "导频 +反馈符号辅助的信道估计"相对于 "导频辅助的信道估计"来说由于 所有硬判决反馈符号都可看成导频, 且一般由数据形成的硬判决符号个数远 大于导频的数量因而其信道估计的质量也好于 只由"导频辅助的信道估计"。 但一旦硬判决错误, 如上, 由于硬判决 f ff (t)的误判会导致有其反馈形成的信 道估计错误而经由 "第二均衡器"传播和放大, 在信噪比较低时这种现象尤为 严重。 为了避免这个由于硬判决错误导致的错误传播 和扩大, 如图 3所示, 对 "第一均衡器"的输出再进行如公式 5所示的权函数判决, 完全回避硬判决的 错误, 再使用釆用公式 6的自适应模块进行门限选择形成反馈符号, 根据不 同符号上不同的信噪比同时获得硬判决的增益 和权函数判决的无误差, 由此 在"导频 +反馈符号辅助的信道估计"获得无错误传播和 增益的信道估计。 装置实施例五: 图 4为本发明装置实施例五接收机判决-反馈的装 在 OFDM千扰对消 接收机中应用的示意图。 如图 4 所示, "权函数判决-反馈信道估计"和"第一 均衡器 "形成接收有用信号通路。 "导频辅助信道估计"、 第二均衡器、 权函数 判决模块、 硬判决模块、 自适应模块和千扰符号重构模块形成千扰信号 重构 通路。 在千扰重构通路上, 如果硬判决正确, 那通过 "千扰符号重构,,而在接 收信号中消除千扰信号的影响而提高"均衡 1"的输出质量; 如果硬判决错误, 则同样通过千扰符号重构模块传播至"权函数 决-反馈信道估计 "和第一均 衡器并在第一均衡器中放大错误。 如前, 在千扰信号重构通路上引入"权函数判决"和"门 限选择形成反馈 符号"来同时获得对千扰符号准确硬判决获得 增益和消除硬判决导致的错 误传播和扩大。 方法实施例一: 图 5为根据本发明方法实施例一接收机判决-反馈 法的流程图。如图 5 所示, 本实施例包括: 步骤 S502, 接收前端解调器件的解调输出; 步骤 S504, 居解调输出, 基于硬判决方法, 对均衡后等效复 AWGN 的 4既率作为星座点权重的权函数进行判决; 步骤 S506, 将权函数的判决结果反馈至前端解调器件。 本实施例基于传统硬判决-反馈方法, 釆用了将均衡后等效复 AWGN的 概率作为星座点权重的权函数判决, 克服了由于硬判决错误导致的反馈至信 道估计或千扰消除装置中错误扩大和传播的缺 陷, 从而达到了通信系统性能 和效率之间取得平衡。 方法实施例二: 图 6为根据本发明方法实施例二接收机判决-反馈 法的流程图。如图 6 所示, 本实施例包括: 步骤 S602, 接收前端解调器件的解调输出; 步骤 S604, 居解调输出, 基于硬判决方法, 对均衡后等效复 AWGN 的 4既率作为星座点权重的权函数进行判决; 步骤 S606, 根据解调输出, 进行使距离度量最小的星座发射点的硬判 决; 步骤 S608, 进行前期计算, 根据预设的判决门限, 自适应的选择权函 数判决或硬判决; 步骤 S610, 根据选择结果, 将权函数判决或硬判决的结果反馈至前端 解调器件。 本实施例可以应用于 QPSK调制系统、 16QAM调制系统, 64QAM调 制系统中。当应用于 QPSK调制系统中时,星座点数为 3;或当应用于 16QAM 调制系统中时, 星座点数为 15; 或当应用于 64QAM调制系统中时, 星座点 数为 63。 本实施例的详细说明可以参照装置实施例二, 并且硬判决和权函数判决 的具体方法可以参照实施例三, 在 OFDM接收机及 OFDM千 4尤对消接收机 中的应用可以参照实施例四和实施例五,并具 有上述实施例的全部有益效果, it匕处不再重述。 显然, 本领域的技术人员应该明白, 上述的本发明的各模块或各步骤可 以用通用的计算装置来实现, 它们可以集中在单个的计算装置上, 或者分布 在多个计算装置所组成的网络上, 可选地, 它们可以用计算装置可执行的程 序代码来实现, 从而, 可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执 行, 并 且在某些情况下, 可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的 步骤, 或者 将它们分别制作成各个集成电路模块, 或者将它们中的多个模块或步骤制作 成单个集成电路模块来实现。 这样, 本发明不限制于任何特定的硬件和软件 结合。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已, 并不用于限制本发明, 对于本 领域的技术人员来说, 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的 ^"神和 原则之内, 所作的任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护 范围之内。