專利名稱：用于塊編碼調(diào)制方案的矢量均衡器和矢量序列估計器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在存在線性色散的有噪聲的通信信道上采用塊編碼調(diào)制(BCM)的無線或有線數(shù)字通信系統(tǒng)。本發(fā)明適用于無線通信系統(tǒng)，包括但不局限于線性色散主要因為多徑傳播而引起的無線局域網(wǎng)(WLAN)，本發(fā)明也適用于有線通信系統(tǒng)。本發(fā)明涉及基于針對BCM方案的判決反饋均衡器(DFE)或近似最大似然序列估計器(MLSE)的接收機，BCM方案例如是按照IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)族在WLAN中采用的補碼鍵控(CCK)。更為具體地說，本發(fā)明涉及矢量判決反饋均衡器(VDFE)設(shè)備和減少狀態(tài)矢量序列估計器(RS-VSE)設(shè)備，用于在采用塊碼的系統(tǒng)中檢測在色散信道上發(fā)送的碼字。
背景技術(shù)：
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，存在線性色散的信道，例如無線局域網(wǎng)(WLAN)中的多徑信道，導(dǎo)致發(fā)送的單個數(shù)據(jù)碼元產(chǎn)生一個跨越多個數(shù)據(jù)碼元周期的接收機響應(yīng)。在采用塊編碼調(diào)制(BCM)時，發(fā)送的碼字經(jīng)常稱為碼元，尤其是對基于直接序列擴頻(DSSS)的無線系統(tǒng)而言，發(fā)送的碼字元素稱為碼片。在采用塊長為N個樣本的BCM的系統(tǒng)中，線性色散效應(yīng)在概念上可以分成兩個分量，也就是碼間干擾(ISI)和片間干擾(ICI)。在與當(dāng)前碼字相關(guān)聯(lián)的給定N樣本的間隔中，ISI是相鄰碼字所產(chǎn)生的接收信號分量，而ICI是因當(dāng)前碼字的相鄰碼片而產(chǎn)生的接收樣本分量。
判決反饋均衡器(DFE)是一種眾所周知的在碼元包括單個實數(shù)值或復(fù)數(shù)值樣本時消除ISI的設(shè)備。在每一次遞歸中，這種分級(scalar)DFE根據(jù)已接收樣本和過去的判決(也就是已發(fā)送樣本的估計)估計單個發(fā)送樣本，通過從稱為信號星座的信號點集合中選出最接近所估計的單個發(fā)送樣本的信號點，來得出新的判決，并將新判決立即反饋給反饋部分。
但是，在采用決編碼調(diào)制(BCM)的系統(tǒng)中，碼元(也成為碼字)包括N個實數(shù)值或復(fù)數(shù)值樣本(也稱為碼片)的塊，其中N是固定整數(shù)，例如4或8。因此，碼元判決可以每N個樣本進行，它排除了采用上述逐個樣本進行判決反饋的分級DFE遞歸的情況。
也存在已知的針對BCM的基于分級DFE的接收機技術(shù)，例如在美國專利6233273 B1“RAKE Receiver with Embedded DecisionFeedback Equalizer”和美國專利申請2001/0036223 A1中描述的技術(shù)。
圖1給出了根據(jù)美國專利6233273 B1的改進的分級DFE，它在兩個方面與分級DFE不同。首先，因為線性色散在概念上可以分成因過去碼字而產(chǎn)生的ISI和因當(dāng)前碼字的過去碼片而產(chǎn)生的ICI，所以只從前饋部分110的輸出111中減去ISI的估計161。其次，在微分組合器120的輸出端的沒有ISI卻仍受ICI干擾的信號，被送入相關(guān)器組(bank)130。利用最大值選擇器140，通過選出對應(yīng)于最大相關(guān)的碼字索引，每N個樣本得到一個判決索引141。判決索引141被送入數(shù)據(jù)解碼器(圖1中未示出)和碼字生成器150，后者生成對應(yīng)于判決索引141的BCM碼字151，用于在反饋部分160中估計ISI。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會了解，對BCM方案，例如具有通用化的Reed-Muller(GRM)碼結(jié)構(gòu)的CCK而言，相關(guān)器組130可以通過快速沃爾什(Walsh)變換(FWT)來有效實現(xiàn)，GRM碼結(jié)構(gòu)例如在IEEE Transactions on Information Theory 1999年11月第7期第45卷上J.A.Davis和J.Jedwab的“Peak-to-Mean power control in OFDM，Golay complementary sequences，and Reed-Muller codes”，以及IEEETransactions on Information Theory 2001年1月第1期第46卷上K.G.Paterson的“Generalized Reed-Muller codes and power control inOFDM modulation”中描述。
如美國專利6233273 B1和以上所述，圖1示出的改進的分級DFE的性能因殘留的ICI失真而下降。
圖2示出了按照美國專利6233273 B1的“RAKE Receiver withEmbedded Scalar DFEs(具有嵌入分級DFE的RAKE接收機)”，它被構(gòu)造用于消除ISI和ICI。前饋部分210根據(jù)接收的樣本200，按照以下公式計算輸出信號ZNi+n=Σm=-LF+10fmyNi+n-m-δ,---[Equ.1]]]>其中δ是適當(dāng)?shù)难訒r參數(shù)。為Q個假設(shè)發(fā)送的索引為q＝0...Q-1的當(dāng)前碼字的每一個，提供一個單獨的接收機分支，它包括反饋部分280.q，微分組合器220.q和碼字相關(guān)器230.q。反饋部分280.q按照以下公式計算輸出信號281.qVNi+n,q=Σm=1nbmcn-m,q+Σm=n+1Mbmx^Ni+n-m,---[Equ.2]]]>其中項 是根據(jù)假設(shè)發(fā)送的當(dāng)前碼字計算得到的ICI估計，項 是根據(jù)以前判決的碼字計算得到的ISI估計。微分組合器220.q按照以下公式計算信號221.qd^Ni+n,qΔ‾zNi+n-vNi+n,q=zNi+n-Σm=1nbmcn-m,q-Σm=n+1Mbmx^Ni+n-m,---[Equ.3]]]>其中給出了在當(dāng)前發(fā)送碼字是Cq的假定下發(fā)送信號元素XNi+n的估計。信號221.q被送到碼字相關(guān)器230.q。最后，最大值選擇器240根據(jù)相關(guān)231.0...231.Q-1確定對應(yīng)于具有最大相關(guān)的碼字的判決索引241，并且判決索引241通過時延元件250送到數(shù)據(jù)解碼器(圖2中未示出)和反饋路徑。
如美國專利6233273 B1所述，為提高效率，可以通過微分組合器220.0...220.Q-1移走碼字相關(guān)器230.0...230.Q-1。這導(dǎo)致產(chǎn)生了圖3所示的功能上相當(dāng)、但在計算上更為有效的接收機，該接收機的特征在于具有相關(guān)器組320，也就是一組在相同輸入信號311上進行操作的碼字相關(guān)器，并且還具有第二碼字相關(guān)器集合，它通過預(yù)先計算反饋濾波器和在時間上相反的共扼碼字的卷積，并將所述卷積存儲在反饋部分380.0...380.Q-1可以訪問的查找表中，而在反饋部分370.0...370.Q-1中與反饋濾波器系數(shù)組合。如上所述，相關(guān)器組320可以通過FWT，針對具有GRM碼結(jié)構(gòu)的BCM方案有效實現(xiàn)。盡管經(jīng)過了以上簡化，但圖3中的接收機仍然復(fù)雜度很高，因為需要Q個并行反饋部分和微分組合器，而Q實際上可以高達(dá)16、64或256。
對本領(lǐng)域中技術(shù)人員而言，顯然ICI可以在對應(yīng)于實際傳送碼字的圖2或圖3的反饋部分中正確地合成。另一方面，假設(shè)的當(dāng)前碼字的反饋將導(dǎo)致剩余反饋部分中的附加失真。因此，由圖2中的微分組合器220.0...220.Q-1的N個后續(xù)輸出 組成的矢量d^i,q=[d^Ni+0,q,d^Ni+1,q,···,d^Ni+N-1,q]T]]>經(jīng)常有實質(zhì)上不同的能量。在這些情況下，眾所周知，判決設(shè)備應(yīng)當(dāng)在索引q＝0...Q-1上使歐幾里德距離的平方最小Ei,qΔ‾||d^i,q-cq||2---[Equ.4]]]>其中Cq＝[C0，q，C1，q，...，CN-1，q]T表示BCM碼的第q個碼字，而不是使(實數(shù)部分)相關(guān)最大，ri,qΔ‾cq*d^i,q=Σn=0N-1cn,q*d^i,q,---[Equ.5]]]>這是因為Ei，q可以擴展為Ei,q=||d^i,q||2-2Re{ri,q}+||cq||2---[Equ.6]]]>其中的能量 可以與上述實質(zhì)上不同。因此，使得次優(yōu)相關(guān)量度最大，而不是使歐幾里德距離最小，可能會實質(zhì)上惡化性能。
應(yīng)當(dāng)注意到，對采用恒定振幅調(diào)制、例如CCK情況下的QPSK(四相移相鍵控)的BCM方案而言，發(fā)送碼字的能量‖cq‖2是相同的。
嘗試將能量 的變化考慮在內(nèi)的一種新方法是對q＝0...Q-1計算相關(guān)ri，q和能量 組合這些項以使得[Equ.6]中所示的歐幾里德距離的平方最小。不幸的是，還沒有哪種算法能夠?qū)＝0...Q-1快速計算能量 這個能量計算比FWT在計算上更為復(fù)雜的事實使得該方法無法得到實際應(yīng)用。
由上述可知，本領(lǐng)域中存在這樣一種需求，即需要一種適合通過色散信道接收BCM的改進設(shè)備，它不依賴于對次優(yōu)相關(guān)量度的最大化。這種接收機設(shè)備應(yīng)當(dāng)提供一種快速和碼片域高效的裝置，用于計算歐幾里德距離的平方。
此外，需要一種改進的接收機設(shè)備，抵消基于DFE的接收機中出現(xiàn)的誤差傳播效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
總的來說，公開了一種適合接收在色散信道上發(fā)送的長度為N的BCM碼字的矢量判決反饋均衡器(VDFE)。與傳統(tǒng)的用于單輸入單輸出色散信道的基于分級DFE的接收機不同，VDFE基于將色散信道解釋為與BCM方案匹配的矢量信道，并且避免了傳統(tǒng)DFE結(jié)構(gòu)中固有的逐個樣本的判決反饋。VDFE能夠工作在長度為N的矢量上，并采用N×N矩陣值濾波器系數(shù)。取決于BCM方案，VDFE設(shè)備可以工作在實數(shù)值或復(fù)數(shù)值矢量上。VDFE包括矢量前饋濾波器單元(或者簡單地就是矢量前饋單元)以及矢量反饋濾波器單元(或者簡單地就是矢量反饋單元)，這兩者都連接到微分矢量組合器，微分矢量組合器的輸出矢量表示均衡器目標(biāo)矢量估計。該輸出矢量可選地乘上矩形矩陣，然后發(fā)送給快速歐幾里德距離最小化設(shè)備(minimizer)，用于選擇針對歐幾里德距離的最近碼字。更具體地說，快速歐幾里德距離最小化設(shè)備在估計的接收矢量和從傳送碼字集得出的假設(shè)接收矢量之間的歐幾里德距離集上，進行歐幾里德距離的最小化。通過矢量判決反饋，VDFE消除了因為前一碼字而引起的ISI。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種在采用塊碼的系統(tǒng)中用于檢測在色散信道上發(fā)送的碼字的矢量判決反饋均衡器(VDFE)設(shè)備。該設(shè)備包括矢量前饋單元，其中接收的信號矢量被處理成前饋濾波矢量；矢量反饋單元，其中延時判決矢量被處理成反饋濾波矢量；微分矢量組合器，它接收前饋濾波矢量和反饋濾波矢量，并傳送表示所需信號矢量Di＝B0Xi的估計的估計信號矢量。該設(shè)備還包括歐幾里德距離最小化設(shè)備單元，其中為作為塊碼元素的每個可能的碼字Cq，對應(yīng)于估計信號矢量和所需微分矢量組合器輸出B0Cq之間的歐幾里德距離的平方Δi，q2，計算一量度集Mi，q，并選擇具有相應(yīng)最近碼字 的判決索引，使得最近碼字 實現(xiàn)在該量度集Mi，q中的最小歐幾里德距離的平方。該設(shè)備還包括碼字生成器，它基于根據(jù)判決索引得到的延時判決索引，選擇延時判決矢量。
VDFE設(shè)備通過計算碼字判決的歐幾里德距離，而不只是相關(guān)，來減少誤差概率，并提供了一種通過利用快速沃爾什變換(FWT)計算歐幾里德距離集的快速方法。
所需信號矢量Di＝B0X1可以包括一個濾波系數(shù)矩陣B0，它們根據(jù)色散信道測得的脈沖響應(yīng)得到。這允許按照最小均方誤差(MMSE)原則，優(yōu)化濾波系數(shù)B0，從而減少估計信號矢量相對于所需信號矢量的失真。
歐幾里德距離最小化設(shè)備單元可以包括線性變換單元，其中估計信號矢量乘上濾波系數(shù)矩陣B0的復(fù)共扼轉(zhuǎn)置矩陣，得到相關(guān)器組輸入矢量。這樣，能夠通過兩步計算出與所需信號矢量的相關(guān)首先，與濾波系數(shù)矩陣B0相關(guān)，其次與每個碼字相關(guān)。
通過在矢量前饋單元和矢量反饋單元內(nèi)執(zhí)行與濾波系數(shù)矩陣B0的相關(guān)，可以減少復(fù)雜性，使得相關(guān)器組輸入矢量對應(yīng)于微分矢量組合器的輸出，并且矢量前饋單元和矢量反饋單元執(zhí)行與濾波系數(shù)矩陣B0的復(fù)共扼轉(zhuǎn)置矩陣的乘法。
歐幾里德距離最小化設(shè)備單元可以通過從預(yù)先計算好的能量項εq中減去相關(guān)項ρi，q的實數(shù)部分的倍數(shù)，計算出量度集Mi，q。這在緩慢變化或者不隨時間變化的信道中較為有利，因為在信道估計階段可以預(yù)先計算好能量項εq，并將其用于后續(xù)數(shù)據(jù)接收階段。
在通過相關(guān)器組計算各個相關(guān)項ρi，q時，可以并行得出碼字相關(guān)，前述相關(guān)器組將相關(guān)器組輸入矢量和來自塊碼的各個碼字Cq相關(guān)。
相關(guān)器組可以以執(zhí)行快速沃爾什變換(FWT)的快速變換單元形式實現(xiàn)，從而導(dǎo)致了歐幾里德距離最小化設(shè)備單元的快速實現(xiàn)。這將有利地利用GRM碼結(jié)構(gòu)更為有效地計算碼字相關(guān)。
矢量前饋單元可以采用分?jǐn)?shù)抽頭間距(fractional tap spacing)，除最小要求的尼奎斯特(Nyquist)帶寬之外，它還允許利用額外帶寬來改進系統(tǒng)性能。
矢量前饋單元、矢量反饋單元和微分矢量組合器可以分別輸出前饋濾波矢量、反饋濾波矢量和估計信號矢量的十進制版本，用于消除碼字中的冗余。于是，可以實現(xiàn)較低數(shù)據(jù)速率、例如對于IEEE802.11b的5.5Mb/s的前饋單元的復(fù)雜性降低。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種減少狀態(tài)矢量序列估計器(RS-VSE)設(shè)備，用于在采用塊碼的系統(tǒng)中，檢測在色散信道上發(fā)送的碼字。RS-VSE設(shè)備能夠減少VDFE設(shè)備的誤差傳播，保持歐幾里德距離的高效計算。RS-VSE設(shè)備包括矢量前饋單元，其中接收的信號矢量被處理成前饋濾波矢量；多個狀態(tài)量度處理器，每一個都包括一個歐幾里德距離最小化設(shè)備單元，其輸出對應(yīng)于最小歐幾里德距離平方的量度集，以及矢量反饋單元，用于根據(jù)對應(yīng)于前一判決的碼字 的延時判決矢量，計算反饋濾波矢量；以及維特比剩余(survivor)量度選擇器，它從多個狀態(tài)量度處理器接收量度集，并從中選出最終的最小量度集。
減少狀態(tài)矢量序列估計器(RS-VSE)設(shè)備適合接收在色散信道上發(fā)送的長度為N的BCM碼字。類似于VDFE，RS-VSE基于將色散信道解釋成與BCM方案相匹配的矢量信道。RS-VSE可以工作在長度為N的矢量上，采用N×N矩陣值濾波系數(shù)。取決于BCM方案，RS-VSE設(shè)備可以工作在實數(shù)值或復(fù)數(shù)值矢量上。RS-VSE設(shè)備包括矢量前饋部分或者矢量白化匹配濾波器和一個減少狀態(tài)維特比算法，該算法用于選擇發(fā)送的碼字序列的近似最大似然估計。RS-VSE設(shè)備提供了較少數(shù)量的狀態(tài)，它們對應(yīng)于最可能的過去碼字集，并通過與狀態(tài)有關(guān)的快速分支量度計算，將由先前的碼字導(dǎo)致的ISI考慮在內(nèi)。這樣，RS-VSE設(shè)備提供了接近最優(yōu)的接收機性能，以復(fù)雜性的適當(dāng)增加，抵消了眾所周知的誤差傳播效應(yīng)。RS-VSE維特比格(trellis)的分支對應(yīng)于整個N碼片碼字的傳輸。若干分支可以從該格的單個狀態(tài)發(fā)出，每個分支對應(yīng)于N碼片碼字的傳輸。為了提高效率，人們希望限制從各個狀態(tài)發(fā)出的分支的數(shù)量為較小值(例如2或4)，以對應(yīng)于最小歐幾里德距離的(例如2或4個)碼字。在矢量信道的存儲器為1時，RS-VSE設(shè)備尤其有用。
在給定色散信道和濾波參數(shù)的估計之后，VDFE和RS-VSE都能夠優(yōu)化均衡器目標(biāo)矢量。具體來講，均衡器目標(biāo)矢量不需要等同于發(fā)送的碼字。通過使均衡器目標(biāo)矢量對應(yīng)于發(fā)送碼字的優(yōu)化線性變換，可以得到額外的性能增益。
VDFE和RS-VSE的矩陣值濾波系數(shù)可以利用矢量化的最小均方誤差(MMSE)或迫0(zero-forcing，ZF)估計技術(shù)來計算和/或調(diào)整，它可以基于前同步碼或開始序列期間得到的信道估計或者通過自適應(yīng)技術(shù)來進行。
對具有GRM碼結(jié)構(gòu)的BCM方案而言，VDFE和RS-VSE都允許利用快速沃爾什變換(FWT)計算使距離最小化所需的歐幾里德距離集的快速方法。
與配備嵌入式分級DFE的傳統(tǒng)接收機相比，采用VDFE設(shè)備的接收機的性能得到了改進，傳統(tǒng)接收機最大化次優(yōu)相關(guān)量度，并且無法將通過多徑信道接收的碼字的能量變化考慮在內(nèi)。同時，給出的VDFE設(shè)備不需要一組Q個并行的反饋部分，從而減少了復(fù)雜性。
VDFE和/或RS-VSE設(shè)備可以通過專用或可編程硬件裝置、例如ASIC或FPGA、或者作為計算機程序來實現(xiàn)，并且它們可以以計算機可用介質(zhì)上存儲的計算機程序產(chǎn)品的形式提供。


下面通過例子，結(jié)合所附的示意圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1示出了按照現(xiàn)有技術(shù)的用于BCM方案的DFE，其特征在于消除因過去的碼字而出現(xiàn)的ISI(而不是因當(dāng)前碼字的過去碼片所引起的ICI)的反饋部分，它的特征還在于，組合相關(guān)器組和用于選出具有最大相關(guān)的碼字的最大值選擇器。
圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有多個并行嵌入反饋部分的接收機，其特征在于消除ISI和ICI的裝置，并且還在于組合相關(guān)器和用于選出具有最大相關(guān)的碼字的最大值選擇器。
圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有多個并行嵌入反饋部分的優(yōu)化的接收機，其特征在于消除ISI和ICI的裝置，并且還在于組合相關(guān)器組和用于選出具有最大相關(guān)的碼字的最大值選擇器。
圖4示出了按照本發(fā)明的具有快速歐幾里德距離計算器的矢量判決反饋均衡器(VDFE)的框圖。
圖5示出了具有快速歐幾里德量度計算器的減少狀態(tài)矢量序列估計器(RS-VSE)的框圖，給出的示例性實現(xiàn)中四個減少的狀態(tài)對應(yīng)于四個最好的先前碼字。
給出這些圖只是為了便于說明，并不一定代表了本發(fā)明的實際例子。
具體實施例方式
圖4示出了按照本發(fā)明的矢量判決反饋均衡器(VDFE)400的示意框圖。VDFE設(shè)備400，之后簡稱為VDFE，包括矢量前饋單元410；微分矢量組合器420；可選匹配濾波器430；歐幾里德距離最小化設(shè)備單元440，也稱為快速歐幾里德距離最小化設(shè)備440，它適合于根據(jù)給定的塊碼，找出最近的碼字；反饋路徑，它包括延時元件450，碼字生成器460，矢量反饋單元470。在后面的詳細(xì)描述中，引入長度為N的樣本矢量401、411、421、461和471，并且分別定義如下YiΔ‾[yNi+N-1,···,yNi+1,yNi+0]T]]>ZiΔ‾[zNi+N-1,···,zNi+1,zNi+0]T]]>D^iΔ‾[d^Ni+N-1,···,d^Ni+1,d^Ni+0]T]]>X^iΔ‾[x^Ni+N-1,···,x^Ni+1,x^Ni+0]T]]>和
ViΔ‾[VNi+N-1,···,VNi+1,VNi+0]T]]>樣本矢量401、411、421、461和471也分別稱為接收信號矢量401、前饋濾波矢量411、估計信號矢量421、延時判決矢量461和反饋濾波矢量471。雖然在下文中接收信號矢量401的長度為N，但本發(fā)明涵蓋了在均衡領(lǐng)域普遍采用的利用更長輸入矢量進行分?jǐn)?shù)抽頭間距的增強。矢量前饋單元410采用N×N矩陣值前饋濾波系數(shù)Fm，m＝－LF...0，而矢量反饋單元470采用N×N矩陣值反饋濾波系數(shù)Bm，m=1...MB。矢量前饋單元410按照以下公式，根據(jù)接收的矢量401計算前饋濾波矢量411Zi=Σm=-LF+10FmYi-m-δF,---[Equ.7]]]>其中δF是適當(dāng)?shù)难訒r參數(shù)，并且矢量反饋單元470按照以下公式，根據(jù)延時判決矢量461來計算反饋濾波矢量471Vi=Σm=1MBBmX^i-m.---[Equ.8]]]>在反饋路徑內(nèi)，碼字生成器460根據(jù)延時判決索引451選擇延時判決矢量461，延時判決索引451由延時元件450根據(jù)判決索引449得到。
微分矢量組合器420根據(jù)以下公式計算估計信號矢量421D^iΔ‾Zi-Vi=Zi-Σm=1MBBmX^i-m,---[Equ.9]]]>它表示以下所需信號矢量的估計DiΔ‾B0Xi,---[Equ.10]]]>這里也稱為均衡器目標(biāo)矢量。所需信號矢量反過來由N×N矩陣B0指定，可以對矩陣B0進行選擇，以優(yōu)化性能。按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，選擇具有三角結(jié)構(gòu)的矩陣B0，可選地對其進行標(biāo)準(zhǔn)化，使得具有位于主對角線上的單位元素。
現(xiàn)在比較按照[Equ.9]的VDFE的估計信號矢量 和按照[Equ.3]的信號 其中后者由圖2中的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備計算。估計信號矢量 并不依賴于q，因為它并不使用可能的當(dāng)前碼字元素C0，q...Cn-1，q，q=0...Q-1。因此，與圖2不同，單個矢量反饋單元470對VDFE就已足夠。此外，VDFE一般沒有并且不需要抑制ICI，因為信號 與所需的信號矢量[Equ.10]近似，它的元素有利地包括ICI分量。另一方面，現(xiàn)有技術(shù)估計[Equ.3]試圖通過減去為每個可能的當(dāng)前發(fā)送碼字假設(shè)的ICI估計來抑制ICI(除了抑制ISI之外)。
可以根據(jù)最小均方誤差(MMSE)、迫零標(biāo)準(zhǔn)、或者均衡技術(shù)領(lǐng)域中廣為采用的其他優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，計算和/或調(diào)整VDFE的矩陣值前饋和后饋系數(shù)以及矩陣B0。在隨著時間變化的信道條件下，VDFE的系數(shù)可以被調(diào)整，以使得MMSE最小。在一種優(yōu)選實施例中，選擇VDFE系數(shù)，使得在沒有前一決定誤差時，估計信號矢量421由下式給出D^iΔ‾B0Xi+Ni,---[Equ.11]]]>其中Xi是當(dāng)前發(fā)送的碼字，Ni是具有非相關(guān)分量的噪聲矢量。采用快速歐幾里德距離最小化設(shè)備440來選擇判決索引449，在q=q^i]]>時，最小化歐幾里德距離的平方Δi,q2Δ‾||D^i-B0Cq||2=||D^i||2-2Re{ρi,q}+ϵq,---[Equ.12]]]>其中定義了碼字矢量Cq＝[CN-1，q，···，C1，q，C0，q]T，相關(guān)ρi,qΔ‾Cq*B0*D^i,---[Equ.13]]]>和能量項ϵqΔ‾||B0Cq||2,---[Equ.14]]]>為提高效率，可以對它們進行預(yù)先計算，并存儲在查詢表中。在隨著時間變化的信道條件下，能量項勾可以調(diào)整。因為項 并不依賴于碼字索引q，所以它與[Equ.12]的最小化無關(guān)。因此，也可以同樣最小化量度Mi,qΔ‾ϵq-2Re{ρi,q},---[Equ.15]]]>]如圖4中的快速歐幾里德距離最小化設(shè)備440的詳圖所示。按照[Equ.13]的相關(guān)可以通過將估計信號矢量421乘上矩陣B0的線性變換單元430，之后是相關(guān)器組441來實現(xiàn)，在GRM塊碼結(jié)構(gòu)下，相關(guān)器組可以作為FWT設(shè)備來有效實現(xiàn)?；蛘撸€性變換B0*可以被濾波器410和470吸收。
下面，相同的參考符號或數(shù)字用于表示相同或相似的部件。
圖5給出了減少狀態(tài)矢量序列估計器(RS-VSE)設(shè)備500的示意框圖，其中的狀態(tài)集合對應(yīng)于一組K個最可能的先前碼字 0≤k＜K。對于圖5所示的示例性實施例，K＝4。RS-VSE設(shè)備500包括矢量前饋單元410，多個狀態(tài)量度處理器520.0...520.K-1，和維特比剩余量度選擇器550，前述狀態(tài)量度處理器的每一個都與一個最可能的先前碼字 相關(guān)聯(lián)，該碼字也稱為一個先前判決碼字 每個狀態(tài)量度處理器520.k包括一個快速量度計算器540.k和矢量反饋單元470.k，用于根據(jù)延時判決矢量461.k，計算反饋濾波矢量471.k。在延時判決矢量461.k由碼字 給出的假設(shè)下，狀態(tài)量度處理器520.k計算估計信號矢量421.k?？焖倭慷扔嬎闫?40.k，也稱為快速歐幾里德量度計算器，對應(yīng)于結(jié)合圖4描述的快速歐幾里德距離最小化設(shè)備440，并用于計算Q個歐幾里德量度的集合，然后從該集合中選擇P個最小量度Mi(k，0)...Mi(k，3)，其中對圖5中的實施例而言，P＝4，并且P對應(yīng)于判決索引 最小量度Mi(k，0)...Mi(k，3)和對應(yīng)的判決索引 可以認(rèn)為是最佳狀態(tài)，被轉(zhuǎn)送給維特比剩余量度選擇器550，后者通過判決索引 (其中0≤k＜K)選擇新的最可能碼字集。在每個狀態(tài)量度處理器520.k內(nèi)部的反饋路徑上，配備有標(biāo)為D的延時元件，用于生成延時判決矢量461.k的碼字生成器，以及根據(jù)延時判決矢量461.k計算反饋濾波矢量471.k的矢量反饋單元470.k。
對維特比解碼領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然RS-VSE設(shè)備500會減少與DFE相關(guān)的任何誤差傳播效應(yīng)，并實現(xiàn)誤差率性能接近最大似然序列估計的性能。此外，與傳統(tǒng)的最大似然序列估計器相比，RS-VSE設(shè)備500利用快速量度計算器540.0...540.k，減少了計算與從各個狀態(tài)發(fā)出的Q個格分支相關(guān)聯(lián)的量度的復(fù)雜性。
任何一個公開的實施例可以與示出和/或描述的一個或多個其他實施例組合。實施例中的一個或多個特征也可以組合。
本發(fā)明可以被包含在計算機程序產(chǎn)品中，該產(chǎn)品包括允許在此描述的實現(xiàn)的特征，并且在計算機系統(tǒng)中裝入該產(chǎn)品時，該產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)該方法。
本文中的計算機程序裝置或計算機程序意味著以任何語言、代表和標(biāo)記的指令集的任意表示，它旨在使具有信息處理能力的系統(tǒng)能夠直接或者在下面兩者或其中之一完成之后執(zhí)行特定的功能a)變換到另一語言、代碼或標(biāo)記；b)以不同的物質(zhì)形式重現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種在采用塊碼的系統(tǒng)中用于檢測通過色散信道發(fā)送的碼字的矢量判決反饋均衡器(VDFE)設(shè)備(400)，該設(shè)備包括矢量前饋單元(410)，其中接收的信號矢量(401)被處理成前饋濾波矢量(411)；矢量反饋單元(470)，其中延時判決矢量(461)被處理成反饋濾波矢量(471)；微分矢量組合器(420)，它接收前饋濾波矢量(411)和反饋濾波矢量(471)，并傳送表示所需信號矢量(Di＝B0Xi)的估計的估計信號矢量(421)；歐幾里德距離最小化設(shè)備單元(440)，其中為作為塊碼元素的每個可能的碼字(Cq)，對應(yīng)于估計信號矢量(421)和所需微分矢量組合器輸出(B0Cq)之間的歐幾里德距離的平方(Δi，q2)，計算量度集(Mi，q)，并選擇具有相應(yīng)最近碼字 的判決索引(449)，使得最近碼字 實現(xiàn)在量度集(Mi，q)中的最小歐幾里德距離的平方；以及碼字生成器(460)，它基于根據(jù)判決索引(449)得到的延時判決索引(451)，選擇延時判決矢量(461)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所需信號矢量(Di＝B0Xi)包括一個濾波系數(shù)矩陣(B0)，該矩陣根據(jù)色散信道測得的脈沖響應(yīng)得到。
3.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的設(shè)備，其中歐幾里德距離最小化設(shè)備單元(440)包括線性變換單元(430)，其中將估計信號矢量(421)乘上濾波系數(shù)矩陣(B0)的復(fù)共扼轉(zhuǎn)置矩陣，以得到相關(guān)器組輸入矢量(431)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中相關(guān)器組輸入矢量(431)對應(yīng)于微分矢量組合器(420)的輸出，并且矢量前饋單元(410)和矢量反饋單元(470)執(zhí)行與濾波系數(shù)矩陣(B0)的復(fù)共扼轉(zhuǎn)置矩陣的乘法。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的設(shè)備，其中歐幾里德距離最小化設(shè)備單元(440)通過從預(yù)先計算好的能量項εq中減去相關(guān)項(ρi，q)的實數(shù)部分的倍數(shù)，計算出量度集(Mi，q)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4和5的設(shè)備，其中各個相關(guān)項(ρi，q)由將相關(guān)器組輸入矢量(431)和來自塊碼的各個碼字(Cq)相關(guān)的相關(guān)器組(441)計算。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中相關(guān)器組(441)以執(zhí)行快速沃爾什變換(FWT)的快速變換單元形式實現(xiàn)，從而導(dǎo)致了歐幾里德距離最小化設(shè)備單元(440)的快速實現(xiàn)。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的設(shè)備，其中矢量前饋單元(410)采用分?jǐn)?shù)抽頭間距。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的設(shè)備，其中矢量前饋單元(410)、矢量反饋單元(470)和微分矢量組合器(420)分別輸出前饋濾波矢量(411)、反饋濾波矢量(471)和估計信號矢量(421)的十進制版本，用于消除碼字中的冗余。
10.一種在采用塊碼的系統(tǒng)中檢測通過色散信道發(fā)送的碼字的方法，該方法包括以下步驟在矢量前饋單元(410)中將接收的信號矢量(401)處理成前饋濾波矢量(411)；在矢量反饋單元(470)中將延時判決矢量(461)處理成反饋濾波矢量(471)；通過微分矢量組合器(420)，根據(jù)前饋濾波矢量(411)和反饋濾波矢量(471)，得出表示所需信號矢量(Di＝B0Xi)的估計的估計信號矢量(421)；通過歐幾里德距離最小化設(shè)備單元(440)，為作為塊碼元素的每個可能的碼字(Cq)，對應(yīng)于估計信號矢量(421)和所需微分矢量組合器輸出(B0Cq)之間的歐幾里德距離的平方(Δi，q2)，計算量度集(Mi，q)，并選擇具有相應(yīng)最近碼字 的判決索引(449)，使得最近碼字 實現(xiàn)在量度集(Mi，q)中的最小歐幾里德距離的平方；以及基于根據(jù)判決索引(449)得到的延時判決索引(451)，選擇延時判決矢量(461)。
11.一種存儲在計算機可用介質(zhì)上的計算機程序產(chǎn)品，包括計算機可讀程序裝置，用于使計算機執(zhí)行按照權(quán)利要求10的方法。
12.一種減少狀態(tài)矢量序列估計器(RS-VSE)設(shè)備(500)，用于在采用塊碼的系統(tǒng)中檢測通過色散信道發(fā)送的碼字，該設(shè)備包括矢量前饋單元(410)，其中接收的信號矢量(401)被處理成前饋濾波矢量(411)；多個狀態(tài)量度處理器(520.0...520.K-1)，其每一個都包括按照權(quán)利要求1到9的歐幾里德距離最小化設(shè)備單元(540.k)，用于輸出對應(yīng)于最小歐幾里德距離的平方的量度集；以及矢量反饋單元(470.k)，用于根據(jù)對應(yīng)于先前判決的碼字 的延時判決矢量(461.k)，計算反饋濾波矢量(471.k)；以及維特比剩余量度選擇器(550)，它從多個狀態(tài)量度處理器(520.0...520.K-1)接收量度集，并從中選出最終的最小量度集。
全文摘要
公開了一種在采用塊碼的系統(tǒng)中用于檢測通過色散信道發(fā)送的碼字的矢量判決反饋均衡器(VDFE)設(shè)備。該VDFE設(shè)備包括矢量前饋單元，其中接收的信號矢量被處理成前饋濾波矢量；矢量反饋單元，其中延時判決矢量被處理成反饋濾波矢量；微分矢量組合器，它接收前饋濾波矢量和反饋濾波矢量，并傳送表示所需信號矢量D
文檔編號H04L25/03GK1799234SQ200480014957
公開日2006年7月5日 申請日期2004年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者弗雷迪·D·尼塞爾 申請人:國際商業(yè)機器公司