用于信號檢測的軟判決球形譯碼算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于信號檢測的高效率軟判決球形譯碼算法，尤其適用于高速 MIMO(multiple-input multiple-output，多輸入多輸出）無線通信系統(tǒng)中的球形譯碼軟判 決信號檢測。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會對高速數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)字存儲系統(tǒng)性能要求的提高，各種高性能通信 技術(shù)比如MM0、寬帶、LDPC、高階調(diào)制、軟判決等都被應(yīng)用到通信系統(tǒng)中。這對每個通信系 統(tǒng)都必不可少的信號檢測模塊提出了很高的要求，軟判決球形譯碼作為目前信號檢測系統(tǒng) 中性能和效率最高的信號檢測算法，得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 目前廣泛應(yīng)用的軟判決球形譯碼算法普遍使用LLR(log_likelihood ratio,對數(shù) 最大似然比）計(jì)算軟判決結(jié)果。LLR軟判決計(jì)算方法要求獲得最大似然解以及最大似然解 的每個比特的反比特所對應(yīng)的最大似然解。所以搜索復(fù)雜度與MM0數(shù)目和調(diào)制階數(shù)都呈 線性增長。
[0004] 球形譯碼是目前能夠獲得最大似然解的效率最高的算法，球形譯碼的效率依賴于 譯碼搜索算法。目前常用的搜索算法有三種：深度優(yōu)先搜索、廣度優(yōu)先搜索和最佳優(yōu)先搜 索。深度優(yōu)先搜索算法首先獲得最大似然解，對于最大似然解的每個比特的反比特，單獨(dú) 搜索反比特的最大似然解。經(jīng)常出現(xiàn)同一個最大似然解同時(shí)對應(yīng)多個反比特的情況，但是 深度優(yōu)先搜索并不能判斷當(dāng)前獲得的反比特最大似然解是否也是其他反比特的最大似然 解，從而導(dǎo)致效率的降低。廣度優(yōu)先搜索的搜索復(fù)雜度固定，只對每層搜索樹取固定數(shù)目的 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，所以經(jīng)常不能保證獲得最大似然解。最佳優(yōu)先搜索采用節(jié)點(diǎn)池存儲搜索樹 的節(jié)點(diǎn)，并對節(jié)點(diǎn)池中的節(jié)點(diǎn)按照距離接收點(diǎn)距離由小到大進(jìn)行排序，所以獲得的解也是 按照距離由小到大排序的。所以最開始獲得的是最大似然解，第二個解必然對應(yīng)最大似然 解的某一個或多個反比特，第三個及以后的解都對應(yīng)了最大似然解的某一個或者多個反比 特，但是并不能保證該解為這些反比特的最大似然解，這也導(dǎo)致了搜索效率的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠高效率的進(jìn)行軟判決球形譯碼的信號檢測方法。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種用于信號檢測的軟判決球形譯碼算法，用于調(diào)制系統(tǒng)中進(jìn)行信號檢測，其包 括以下步驟：
[0008] 第一步：依據(jù)發(fā)送端的數(shù)據(jù)流數(shù)目和調(diào)制方式來建立搜索樹；
[0009] 第二步：建立節(jié)點(diǎn)池，對所述的搜索樹由第一層節(jié)點(diǎn)至最后一層節(jié)點(diǎn)逐個按以下 步驟進(jìn)行處理；
[0010] 第三步：對第一層節(jié)點(diǎn)中的各個有效節(jié)點(diǎn)，按照到接收數(shù)據(jù)的距離排序；
[0011] 第四步：將該層節(jié)點(diǎn)中距離接收數(shù)據(jù)最近的有效節(jié)點(diǎn)推入所述的節(jié)點(diǎn)池中，并記 錄下該距離接收數(shù)據(jù)最近的有效節(jié)點(diǎn)的距離及其有效子節(jié)點(diǎn)、有效兄弟節(jié)點(diǎn)；
[0012] 第五步：將所述的節(jié)點(diǎn)池中的各個節(jié)點(diǎn)的距離排序，得到距離最小的節(jié)點(diǎn)，并將該 距離最小的節(jié)點(diǎn)的距離最小的有效兄弟節(jié)點(diǎn)推入所述的節(jié)點(diǎn)池，并進(jìn)行記錄，按照該距離 最小的節(jié)點(diǎn)的反比特標(biāo)記對其有效兄弟節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相同標(biāo)記，然后將當(dāng)前距離最小的節(jié)點(diǎn)剔 除出所述的節(jié)點(diǎn)池；
[0013] 第六步：判斷第五步所剔除的節(jié)點(diǎn)是否為葉子節(jié)點(diǎn)，若否，則返回第四步繼續(xù)處 理下一層節(jié)點(diǎn)，若是，則將其記錄為最大似然解，若該所述的最大似然解為第一個最大似然 解，則進(jìn)入第七步，否則進(jìn)入第八步；
[0014] 第七步：獲得所述的最大似然解的各個比特并確定其反比特；對所述的節(jié)點(diǎn)池中 的包含了所述的反比特的解的節(jié)點(diǎn)，以其反比特進(jìn)行標(biāo)記；若存在未被包含在所述的節(jié)點(diǎn) 池中的反比特，則返回第一層節(jié)點(diǎn)，并返回執(zhí)行第四步，直至所有反比特均包含在所述的節(jié) 點(diǎn)池中，否則返回第五步；
[0015] 第八步：獲得所述的最大似然解的各個比特并確定其反比特標(biāo)記，將所述的節(jié)點(diǎn) 池中包含所述的反比特標(biāo)記的節(jié)點(diǎn)全部剔除；若所述的節(jié)點(diǎn)池為空，則進(jìn)入第九步，否則進(jìn) 入第五步；
[0016] 第九步：搜索結(jié)束，保存各個所述的最大似然解及其對應(yīng)的反比特和距離，計(jì)算 LLR〇
[0017] 進(jìn)一步的，第一步中建立的所述的搜索樹，其層數(shù)由數(shù)據(jù)流的數(shù)目決定，其節(jié)點(diǎn)處 有調(diào)制方式?jīng)Q定。
[0018] 第二步中，依據(jù)數(shù)據(jù)流的數(shù)目建立所述的節(jié)點(diǎn)池。
[0019] 第三步中，所述的有效節(jié)點(diǎn)是指如果標(biāo)記的反比特位于該層，則該層中只有對應(yīng) 反比特位置的比特值與反比特值相同的節(jié)點(diǎn)有效。
[0020] 第四步中，所述的有效子節(jié)點(diǎn)，是指如果標(biāo)記的反比特位于該節(jié)點(diǎn)的子層，則該子 層中只有對應(yīng)反比特位置的比特值與反比特值相同，且沒有進(jìn)入節(jié)點(diǎn)池的節(jié)點(diǎn)有效；所述 的有效兄弟節(jié)點(diǎn)，是指如果標(biāo)記的反比特位于該層，則該層中只有對應(yīng)反比特位置的比特 值與反比特值相同，且沒有進(jìn)入過節(jié)點(diǎn)池的節(jié)點(diǎn)有效。
[0021] 第五步中，所述的反比特，是指對最大似然解中對應(yīng)位置的比特取非運(yùn)算；所述的 反比特標(biāo)記，包括了反比特的位置和反比特的值；所述的剔除出節(jié)點(diǎn)池，是指將該節(jié)點(diǎn)信 息、節(jié)點(diǎn)距離信息、節(jié)點(diǎn)標(biāo)記信息全部剔除節(jié)點(diǎn)池。
[0022] 第七步中，對與所述的最大似然解，依據(jù)調(diào)制方式獲得其對應(yīng)的比特序列，并將每 個比特取非運(yùn)算確定其反比特。
[0023] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明所涉及的 信號檢測方法，同時(shí)具有深度優(yōu)先搜索與最佳優(yōu)先搜索的優(yōu)勢，在多徑深衰落信道下仍然 具有較好的檢測性能，尤其在MIM0數(shù)目和信號調(diào)制階數(shù)都較大的情況下效率提高更加明 顯。在通信系統(tǒng)信號檢測領(lǐng)域都可以使用，具有較寬的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0024] 附圖la為BPSK調(diào)制方式的標(biāo)準(zhǔn)星座圖。
[0025] 附圖lb為QPSK調(diào)制方式的標(biāo)準(zhǔn)星座圖。
[0026] 附圖lc為16-QAM調(diào)制方式的標(biāo)準(zhǔn)星座圖。
[0027] 附圖2為經(jīng)過衰落信道影響后不規(guī)則的星座圖以及球形譯碼半徑設(shè)置示意圖。
[0028] 附圖3為顯示了最大似然解以及反比特有效節(jié)點(diǎn)被推入節(jié)點(diǎn)池選取反比特最大 似然解的過程示意圖。
[0029] 附圖4為該高效率軟判決球形譯碼算法的檢測流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0031] 實(shí)施例一：以4X4的BPSK調(diào)制系統(tǒng)信號檢測為例，BPSK調(diào)制星座圖如圖la所示； 結(jié)合圖3,按照圖4所示的流程進(jìn)行軟判決球形譯碼信號檢測如下：
[0032] 第一步：建立搜索樹，如圖3中左側(cè)四層搜索樹所示，其中，圓圈內(nèi)部為當(dāng)前節(jié)點(diǎn) 的權(quán)值（即該節(jié)點(diǎn)距離接收信號的距離，由圖2可知，由于信道造成星座圖畸變，該距離需 要對標(biāo)準(zhǔn)星座點(diǎn)經(jīng)過信道后進(jìn)行計(jì)算，否則距離的比例不正確），圓圈外部為該節(jié)點(diǎn)名稱， 該第一步中所建立的所述的搜索樹，其層數(shù)由數(shù)據(jù)流的數(shù)目決定，其節(jié)點(diǎn)處有調(diào)制方式?jīng)Q 定。
[0033] 第二步，依據(jù)數(shù)據(jù)流的數(shù)目建立節(jié)點(diǎn)池如圖3右側(cè)所示，該節(jié)點(diǎn)池為帶有反比特 標(biāo)記的節(jié)點(diǎn)池。建立節(jié)電池后，對所述的搜索樹由第一層節(jié)點(diǎn)至最后一層節(jié)點(diǎn)逐個按以下 步驟進(jìn)行處理。
[0034]第三步，對第一層節(jié)點(diǎn)中的各個有效節(jié)點(diǎn)，按照到接收數(shù)據(jù)的距離排序。當(dāng)前層的 有效節(jié)點(diǎn)，是指如果標(biāo)記的反比特位于該層，則該層中只有對應(yīng)反比特位置的比特值與反 比特值相同的節(jié)點(diǎn)。
[0035] 例如，針對第一層中的節(jié)點(diǎn)，按照權(quán)重由小到大排序?yàn)椋篘 1，N2。
[0036] 第四步，將該層節(jié)點(diǎn)中距離接收數(shù)據(jù)最近的有效節(jié)點(diǎn)推入所述的節(jié)點(diǎn)池中，并記 錄下該距離接收數(shù)據(jù)最近的有效節(jié)點(diǎn)的距離及其有效子節(jié)點(diǎn)、有效兄弟節(jié)點(diǎn)。有效子節(jié)點(diǎn)， 是指如果標(biāo)記的反比特位于該節(jié)點(diǎn)的子層，則該子層中只有對應(yīng)反比特位置的比特值與反 比特值相同，且沒有進(jìn)入節(jié)點(diǎn)池的節(jié)點(diǎn)；所述的有效兄弟節(jié)點(diǎn)，是指如果標(biāo)記的反比特位于 該層，則該層中只有對應(yīng)反比特位置的比特值與反比特值相同，且沒有進(jìn)入過節(jié)點(diǎn)池的節(jié) 點(diǎn)。
[0037]例如，針對第一層中的節(jié)點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)N1推入節(jié)點(diǎn)池，記錄其距離為2,其有效兄弟 節(jié)點(diǎn)為N2,有效子節(jié)點(diǎn)為N3和N4。
[0038] 第五步，將所述的節(jié)點(diǎn)池中的各個節(jié)點(diǎn)的距離排序，得到距離最小的節(jié)點(diǎn)，