CN108353046B - 用于顺序解码器的预期终止 - Google Patents

用于顺序解码器的预期终止 Download PDF

Info

Publication number
CN108353046B
CN108353046B CN201680034325.9A CN201680034325A CN108353046B CN 108353046 B CN108353046 B CN 108353046B CN 201680034325 A CN201680034325 A CN 201680034325A CN 108353046 B CN108353046 B CN 108353046B
Authority
CN
China
Prior art keywords
termination
decoding
node
alarm
metric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680034325.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108353046A (zh
Inventor
A·梅伊里
G·雷卡亚本-奥斯曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut Mines Telecom IMT
Original Assignee
Institut Mines Telecom IMT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut Mines Telecom IMT filed Critical Institut Mines Telecom IMT
Publication of CN108353046A publication Critical patent/CN108353046A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108353046B publication Critical patent/CN108353046B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
    • H04L25/03203—Trellis search techniques
    • H04L25/03242—Methods involving sphere decoding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
    • H04L25/03203—Trellis search techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/37—Decoding methods or techniques, not specific to the particular type of coding provided for in groups H03M13/03 - H03M13/35
    • H03M13/39—Sequence estimation, i.e. using statistical methods for the reconstruction of the original codes
    • H03M13/3977—Sequence estimation, i.e. using statistical methods for the reconstruction of the original codes using sequential decoding, e.g. the Fano or stack algorithms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
    • H04L25/03184—Details concerning the metric
    • H04L25/03197—Details concerning the metric methods of calculation involving metrics
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
    • H04L25/03203—Trellis search techniques
    • H04L25/0321—Sorting arrangements therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

提供了一种解码器，其用于对通过通信***中的传输信道接收到的数据信号进行解码，解码器(310)包括符号估计单元(311)，其被配置为确定表示由接收到的信号携带的发送的符号的估计的符号，估计的符号是基于与节点中的每个节点相关联的权重度量从解码树的节点中确定的。解码器还包括终止警报监测单元(312)，其用于取决于当前解码计算复杂度而监测终止警报，终止警报与度量参数相关联，符号估计单元被配置为响应于对终止警报的触发，将解码树的每个节点的权重度量减少对应于与终止警报相关联的度量参数的函数的量。

Description

用于顺序解码器的预期终止
背景技术
发明总体上涉及数字通信，并且特别地，涉及用于对接收到的数据信号进行顺序解码的方法、***和计算机程序产品。
受数字技术的发展和新多媒体应用的出现的驱动，当今有不同的无线通信***可用。最受欢迎的示例为容纳使用单个或多个天线的单个或多个发射机/接收机的蜂窝和无线点对点式网络，例如，MIMO(多输入多输出)***。
除了***设备所施加的低功耗和存储器要求之外，这样的通信***的主要挑战是复杂度成本。为了保证对实时和高吞吐量应用的运用，可以期望的是，编码操作和解码算法满足针对给定的设备和应用所规定的许可的计算复杂度。
已知诸如“最大似然”解码(也被称为“ML”解码)之类的解码方法用于对数字流进行解码。这样的解码方法提供了在最小化欧氏距离标准下的对最接近于观察到的接收到的信号的向量的估计。
这样的ML解码技术使用穷尽搜索并且提供最优性能。然而，它们要求随星座码本的尺寸或发射天线的数量变得较高而增加的高复杂度，由此使这样的技术的实现在实际的***中不可能。
当考虑解码器复杂度时，已提出其它解码技术来适当地对接收到的信号进行解码，所述解码器例如为球形解码器((E.Viterbo和J.Boutros.的A universal latticecode decoder for fading channels.IEEE Transactions on Information Theory,45(5):1639{1642，1999年7月)或者Schnorr-Euchner解码器(C.P.Schnorr和M.Euchner.的Lattice basis reduction:Improved practical algorithms and solving subset sumproblems.In Math.Programming，页181{191，1993年)。这些解码器的主要缺点为当星座尺寸或天线的数量增加时它们的复杂度增加。替代地，次优低复杂度解码器，例如，ZF、ZF-DFE和MMSE(G.Caire K.R.Kumar和A.L.Moustakas.的Asymptotic performance of linearreceivers in mimo fading channels.IEEE Transactions on Information Theory,55(10):4398{4418，2009年10月)，在实际的***中被实现，呈现出有限的计算能力。
还有其它ML解码算法已被提出用于改善计算复杂度。特别地，实现对解码树搜索的晶格顺序解码器具有显著意义。这类解码器包括最佳优先树搜索算法，例如，如在以下中公开的栈解码器：
-A.R.Murugan,H.El-Gamal,M.-O.Damen,和G.Caire.的A unified frameworkfor tree search decoding:Rediscovering the sequential decoder.IEEETransactions on Information Theory,52(3):933–953，2006年3月；
-F.Jelinek.的Fast sequential decoding algorithm using a stack.IBMJ.Res.Dev.,13(6):675–685，1969年11月。
另一类型的使用最佳优先树搜索的顺序解码方法已知为在R.Fano.的Aheuristic discussion of probabilistic decoding.IEEE Transactions onInformation Theory,9(2):64–74，1963年4月中公开的Fano解码方法。
顺序解码技术(也被称为“栈”解码技术)是基于ML优化问题的树表示法(解码树)和树搜索的。在这样的解码树中，从根节点至叶子节点的每个路径是可能的发送的信号。搜索树中的节点对应于经解码的符号所采用的不同的值，并且从根节点至叶子节点的每个路径是可能的发送的信号。栈解码器改善了总解码复杂度。然而，对于增加的星座尺寸和高数量的天线，栈解码技术要求高计算复杂度。为了减少该复杂度，被称为球形束栈解码器(SB栈)的另一解码技术已由G.R.Ben-Othman,R.Ouertani,和A.Salah在题为“The SphericalBound Stack Decoder”,In Proceedings of International Conference on Wirelessand Mobile Computing，页322-327，2008年10月的文章中被提出。SB栈方法组合了栈搜索策略与球形解码器搜索区：解码器在以接收到的点为中心的球内搜索最接近的向量，实现栈解码策略。球形搜索区针对每个检测到的符号施加搜索区间。仅访问和展开在每个树层级处属于这些区间的节点。将搜索空间限制在SB栈解码器下的球形区提供了比球形解码器多至少30％的复杂度增益。然而，虽然SB栈解码器与球形解码器相比提供了较低的复杂度，但是其在实际***中的实现要求高存储容量。
而在其中通信信道包括深度衰落的情况中，可以要求较长的解码过程来提供最优检测(在后文中也被称为解码)。这包含了对较高计算复杂度的需求，所述计算复杂度可能由于有限的硬件资源(算术逻辑单元、集成电路上的硅面积等)而不可得。在这样的情况中，为了使用可用的有限资源而保证吞吐量，需要牺牲最优检测。因此，根据早期终止过程，必须提前结束解码方法，并且应该返回新得的解决方案。
根据裁剪方案，通过在触发终止警报时停止解码方法并且将球内实际被访问的点作为输出返回，来对该解码方法进行终止。然而，这样的解决方案仅可应用于球形解码器或Schnorr-Euchner(SE)解码器，并且不能使能对基于最佳优先树搜索策略的顺序解码器的终止。特别地，这样的解决方案不允许对终止进行预期，使得在检测到终止条件之后来不及触发终止。
根据针对诸如栈解码器之类的实现最佳优先树搜索的解码方法所提供的另一方法，使用A.Salah在Low complexity decoding schemes for mimo systems,In PhDdissertation，2010中提出的ZF-DFE终止技术来达到早期终止。因此，当达到经配置的终止约束条件时，算法通过在每个树层级处，仅访问栈的顶部中的当前节点的最佳子节点直至到达叶子节点来返回ZF-DFE终止。虽然该终止技术被证实为优于裁剪策略，但是其提供次优的性能。
因此，在大部分现有的早期解码终止方法中，当达到终止约束条件时，接收机终止。这样的情况中的解码算法开始以正常方式运行，并且在终止警报被触发时，解码器返回可能是次优的新得的解决方案。因此，需要提高的顺序解码***、方法和计算机程序产品使得实现解码算法的预期终止同时保持最优性能。
发明内容
为了解决这些以及其它问题，提供了一种解码器，其用于对通过通信***中的传输信道接收到的数据信号进行解码，解码器包括符号估计单元，其被配置为确定表示由接收到的信号携带的发送的符号的估计的符号，所述估计的符号是基于与节点中的每个相关联的权重度量而从解码树的节点中确定的。解码器还包括终止警报监测单元，其用于取决于当前解码计算复杂度而监测终止警报，终止警报与度量参数相关联，符号估计单元被配置为响应于对终止警报的触发，将解码树的每个节点的权重度量减少对应于与终止警报相关联的度量参数的函数的量。
在一个实施例中，终止警报监测单元被配置用于取决于当前解码计算复杂度而监测终止警报的集合，每个终止警报与度量参数相关联。响应于对至少一个终止警报的触发，符号估计单元被配置为将解码树的每个节点的权重度量减少对应于与触发的终止警报相关联的度量参数的函数的量。
与节点相关联的权重度量可以是接收到的信号与解码树的根节点和该节点之间的路径之间的欧氏距离的函数。
每个终止警报可以取决于与表示当前解码计算复杂度的计算复杂度指示符相关的触发条件，与给定的终止警报相关联的触发条件包括对计算复杂度指示符与预先定义的复杂度阈值的一部分的比较。
复杂度指示符C可以表示乘法运算的数量。
每个触发条件可以包括确定计算复杂度指示符是否达到预先定义的解码计算复杂度阈值的一部分。
在某些实施例中，解码树的每个节点可以对应于解码树的给定层级，并且与给定的终止警报相关联的量是度量参数的线性函数，线性函数的斜率参数对应于节点的树的层级。
在一个实施例中，终止警报的度量参数可以是非零正数值参数。
特别地，第一监测的终止警报的度量参数是根据噪声等级定义的。
另外，每个终止警报的度量参数可以是根据先前触发的警报的度量参数的值来确定的。
替代地，终止警报的度量参数可以被确定为先前触发的警报的度量参数的线性函数。
在另一实施例中，对于终止警报中的至少一些，与给定的终止警报相关联的度量参数可以被确定为大于或等于先前触发的警报的度量参数的值。
还在另一实施例中，对于终止警报中的至少一些，终止警报的度量参数可以被确定为第一触发的警报的度量参数的线性函数。
终止警报的总数可以是预先定义的复杂度阈值(Cth)的函数。
在本发明的一个应用中，解码方法可以是包括迭代地构建解码树的步骤的栈解码方法，构建解码树的步骤实现以下步骤的至少一个迭代，针对存储在栈的顶部中的树的当前节点：
-根据表示接收到的数据信号的向量，生成当前节点的子节点的集合，并且针对每个子节点，确定权重度量；
-从栈中移除当前节点；
-将生成子节点的集合中的所选择的节点存储在栈中，每个子节点与包括权重度量的节点信息相关联地被存储在栈中，按照递增的度量的值来对栈中的节点进行排序；
-将栈的顶部节点选为新的当前节点；
对表示由接收到的信号携带的发送的符号的符号的估计是根据存储在栈中的节点信息来确定的。
提供了一种接收机，其用于对经编码的数据信号进行接收和解码，所述接收机包括根据用于对数据信号进行解码的先前实施例中的任意一个所述的解码器。
本发明还提供了一种无线(固定或移动)的设备，其能够在无线通信网络中发送和接收数据，其中，所述无线设备包括用于接收数据信号的先前的接收机。
本发明还提供了一种对通过通信***中的传输信道接收到的数据信号进行解码的方法，所述方法包括确定表示由接收到的信号携带的发送的符号的估计的符号，估计的符号是基于与节点中的每个相关联的权重度量从解码树的节点中确定的。所述方法还包括取决于当前解码计算复杂度而监测终止警报，终止警报与度量参数相关联，确定估计的符号的步骤包括，响应于对终止警报的触发，将解码树的每个节点的权重度量减少对应于与终止警报相关联的度量参数的函数的量。
所述方法还包括取决于当前解码计算复杂度而监测终止警报的集合，每个终止警报与度量参数相关联，并且，响应于对至少一个终止警报的触发，确定估计的符号的步骤包括将解码树的每个节点的权重度量减少对应于与触发的终止警报相关联的度量参数的函数的量。
还提供了一种计算机程序产品，其用于通过对表示通过通信***中的传输信道接收到的数据信号携带的发送的符号的估计的符号进行确定来对所接收到的信号进行解码，所述计算机程序产品包括：
非暂时性计算机可读存储介质；以及
存储在非暂时性计算机可读存储介质上的指令，所述指令当由处理器执行时，使得所述处理器取决于当前解码计算复杂度而监测终止警报，终止警报与度量参数相关联，所述所述处理器进一步被使得响应于对终止警报的触发，通过将解码树的每个节点的权重度量减少对应于与触发的终止警报相关联的度量参数的函数的量，来确定估计的符号。
本发明的各种实施例允许接收机预期解码过程的结束并且当迫使终止时准备解决方案来退出。
对于本领域技术人员而言，在查阅附图和具体实施方式时，本发明的进一步的优点将变得清楚。期望的是，在本文中并入任意额外的优点。
附图说明
被并入并且构成本说明书的一部分的附图，示出了本发明的各种实施例，并且与以上所给的本发明的总体描述和以下所给的实施例的具体实施方式一起，用于解释本发明的实施例。
图1是表示具有高于固定阈值的作为信噪比(SNR)的函数的解码复杂度的概率的示图；
图2示意地表示实现解码方法的示例性通信***；
图3是描述了根据某些实施例的具有预期终止的顺序解码方法的流程图；
图4是描述了根据某些实施例的预期终止方法的流程图；
图5是示出了取决于信噪比(SNR)在2×2MIMO通信***中，利用根据某些实施例的解码器所得到的符号错误率的示图；
图6是示出了取决于信噪比(SNR)在2×2MIMO通信***中，利用根据某些实施例的解码器所得到的总复杂度的示图；
图7是示出了取决于信噪比(SNR)在4×4MIMO通信***中，利用根据某些实施例的解码器所得到的符号错误率的示图；以及
图8示意地示出了根据某些实施例的解码器的示例性硬件架构。
具体实施方式
本发明的实施例提供了用于对通过通信信道接收到的数据信号进行顺序解码的方法和装置，其通过施加通信警报的集合，对终止警报中的一个的触发导致对解码方法所使用的信息进行修改计算而使得实现对解码算法的预期终止。
可以在用于检测晶格点的无线通信***中实现本发明。通信***至少包括用于通过通信信道同时发送多个晶格点的发射机，并且至少包括用于接收由发射机以独立信号的形式发送的晶格点中的一个或多个的接收机。
可以将本发明的实施例集成在接收机中，例如，用于对在MIMO(多输入多输出)信道中发送的数据的解码或者用于对多个用户的检测。
解码方法可以通过基于对包括多个节点的解码树的构建以及对树的所选择的节点的节点信息的确定，来确定表示通过通信***中的传输信道接收到的数据信号携带的发送的符号的估计的符号，从而对接收到的信号进行解码，其中，所述多个节点表示接收到的数据信号的符号的可能的分量。取决于包括与每个节点相关联的权重度量的节点信息，可以从解码树的节点中确定估计的符号。与节点相关联的权重度量表示接收到的信号与解码树的根节点和该节点之间的路径之间的欧氏距离的函数。
特别地，使用传统顺序算法的解码器可以确定树中最有可能的路径。在接收端，接收机观察到经编码的比特的序列(符号的序列)。解码器响应于接收到的信号，通过计算接收到的信号(接收到的序列)与通过树的路径之间的度量(也被称为权重度量、权重或成本)进行对通过树的路径的重建。可以根据接收到的信号与根节点和所考虑的节点之间的路径之间的欧氏距离来确定节点的度量。经解码的序列对应于具有最小度量的码字序列。
特别地，根据以下传统方法，使用最佳优先树搜索策略的顺序解码器(栈解码器)仅探索解码树中的具有与预先定义的权重约束条件相比最小权重的路径：
1-从根节点开始，算法生成所有子节点sn(也被称为后继节点)并且计算其相应的度量。
2-然后将这些子节点的集合及其度量一起***在栈(列表)中。
3-然后通过对节点的度量的顺序进行递减来对栈中的节点进行排序。
4-确定新安置在栈的顶部的节点是否为叶子节点。如果顶部节点不是叶子节点，则针对顶部节点而非根节点来递归地重复步骤1至3的操作。
5-否则，如果根节点为叶子节点，则终止过程并且输出从根节点导向在栈的顶部的节点的路径。
在硬决定方法中，可以仅执行步骤1至5的一个迭代。替代地，可以执行步骤1至5的许多迭代(软决定方法)使得做出对接收到的信号的概率估计。可以通过考虑存储在栈中的节点信息以及特别地从栈中得到的路径来估计数据信号。
在传统的终止方法中，当达到终止约束条件时，接收机终止解码方法。传统的解码方法如以上所描述的开始以正常方式运行，并且当终止警报被触发时，解码器返回可能为次优的新得的解决方案。
应该注意的是，早期终止的问题尤其出现在面临较差的信道实现的通信链路中，对于较差的信道实现而言得到最优性能要求高计算复杂度，其可能超过规定的复杂度。
图1是示出了在使用空间多路复用和16-QAM调制的包括顺序解码器的2×2MIMO通信***(nt＝nr＝2)中，具有作为SNR(信噪比)的函数的高于固定阈值的解码复杂度的概率的示图，其中复杂度阈值为每经解码的符号向量(针对所有SNR值)Cth＝180乘法运算。
如图1中所示，解码复杂度可以超过规定的复杂度(复杂度阈值)的概率是显著的。对于要求与复杂度阈值相比较高的复杂度的所有相关的信道实现，对运行直至终止警报被激活的传统终止技术的使用影响性能并且导致返回对期望的信息符号的次优估计。
本发明的各种实施例提供了对解码方法的预期终止，该预期终止避免了仅在已达到紧急情况时才触发的这样的紧急终止。
所提出的改善的终止通过设置多个警报来预期解码方法的结束，一个终止警报的触发提供了相应的参数，所述参数用于修改对解码树中所选择的节点的节点信息并且特别是对节点的权重度量的计算。不同于等待一旦紧急情况被检测到则终止警报被激活，根据本发明的各种实施例的终止方法对顺序解码方法的结束进行预期并且逐步地准备在任何时候终止序列方法时返回解决方案。
根据本发明的某些实施例，可以对终止警报Ap的集合进行监测，每个警报与表示当前解码计算复杂度的复杂度指示符C有关。响应于对给定的终止警报的触发，解码器可以通过进一步考虑与最后触发的终止警报Ap相关联的度量参数qp的函数gi(qp)来修改与正在处理的树的节点(其表示接收到的信号与解码树的根节点和该节点之间的路径之间的欧氏距离的函数)相关联的权重度量的计算。特别地，解码器可以通过减少与最后触发的终止警报Ap相关联的度量参数qp的函数gi(qp)所表示的欧氏距离的量来确定节点的权重度量。
通过监测终止警报的集合，可以对解码过程的结束进行预期。因此，不同于等待终止警报被激活，而是逐步地准备解码过程的结束，同时确保解决方案被返回。解码方法和收敛时间因此可以被加快，这导致了总解码复杂度的减少。
每个警报Ap可以取决于与表示当前计算复杂度的解码复杂度指示符C(后文中简称为“复杂度指示符”)相关的条件来被触发。在某些实施例中，解码复杂度指示符C可以表示所有先前解码步骤中的乘法运算的数量(或者计算复杂度)。与每个终止警报相关联的触发条件包括解码复杂度指示符与可表示规定的计算复杂度的复杂度阈值Cth的比较。
可以针对每个触发的终止警报Ap，来对度量参数qp进行计算，参数qp用于修改与子节点相关联的度量的计算。每个度量参数qp可以是与一个终止警报Ap(p在1与N之间，其中，N为可触发的终止警报的总数)相关联的正实数
Figure BDA0001504086030000091
此外，可以对每个度量参数qp进行定义，使得针对当前被监测的终止警报的度量参数qp高于与先前触发的终止警报Ap-1相关联的度量参数qp-1(qp＞qp-1).
被监测的终止警报Ap的总数N可以为阈值解码复杂度Cth的函数，所述阈值解码复杂度可以取决于目标应用以及硬件资源。
可以将本发明实现在无线通信***中以用于检测信息符号(在后文中也被称为晶格点)。通信***至少包括用于通过通信信道同时发送多个信息符号的发射机，并且至少包括用于接收由发射机以独立信号的形式发送的符号中的一个或多个的接收机。通信信道可以是任意线性AWGN(加性高斯白噪声)信道或者多路径信道。通信***可以使用任意多址技术，例如，时分多址、频分多址、码分多址以及空分多址。此外，通信***可以使用单载波或多载波调制格式，例如，OFDM(正交频分复用)或FBMC(滤波器组多载波)。
在用于基于光纤的通信***的另一应用中，根据各种实施例的经编码的数据可以对应于通过光纤的不同的极化状态发送或者经多模式光纤的不同模式传播的信息符号。此外，可以在这样的光通信***中使用诸如WDMA(波分多址)之类的多址技术。
可以将本发明的实施例集成在接收机中，例如，用于对根据任意MIMO(多输入多输出)配置的MIMO信道中发送的数据进行解码或者用于对多个用户进行检测。
当应用于MIMO解码时，对于单用户或多用户检测，接收到的信号或信道输出的维度取决于发射机处的信号空间的维度、发射(Tx)天线的数量(nt)和/或接收(Rx)天线的数量(nr)。
无线网络环境可以包括多个基站(也被称为“节点”或“接入点”或“单元”，取决于本发明的应用上下文)，每个基站包括发射机和接收机，所述发射机和接收机包括一个或多个天线。每个站可以通过无线连接与其它站进行通信。
参考图2，示例性无线通信***100在发射机与接收机之间，在所述***中MIMO传输用于分发经信道的各种自由度所调制的符号。站的每个发射机2可以根据无线通信***与另一站的接收机3交换数据。无线网络100可以依赖于集中式架构(提供控制器来控制基站的操作)或者非集中式架构(基站可以直接与彼此进行通信)。用户终端(例如，无线设备、蜂窝电话、个人数字助理等)可以在前向链路或反向链路上与一个或多个基站进行通信。用户终端可以是固定的或者移动的。
MIMO配置可以是对称的，在该情况中，MIMO配置包括与接收天线的数量(nr)相同的数量(nt)的发射天线。替代地，MIMO配置可以是非对称的，在该情况中，发射天线的数量(nt)与接收天线的数量(nr)不同(特别地，在接收端的数量nr高于在发射端的数量nt以避免秩亏)。
发射机2可以通过噪声MIMO信道将信号发送至接收机3。特别地，可以将数据发射机2集成在基站中。发射机2可以包括例如：
–信道编码器20，用于提供卷积码，
–调制器21，例如，QAM调制器，用于递送符号；
–空/时编码器22，用于递送码字；
-nt传输天线23，每个传输天线与OFDM调制器相关联。
发射机2使用由信道编码器20提供的卷积码对作为输入接收到的二进制信号进行编码。然后由调制器21根据调制方案(例如，正交幅度调制nQAM)对信号进行调制。调制器21还可以实现生成复数符号的调制方案，每个复数符号属于一组符号si。然后通过空时编码器22对由此而得到的经调制的符号进行编码以形成码字STBC，例如，黄金码(“The GoldenCode:A 2x2Full-Rate Space-Time Code with Non-Vanishing Determinants”，J.-C.Belfiore,G.Rekaya,E.Viterbo,IEEE Transactions on Information Theory,卷51，第4号，页1432-1436，2005年4月)。STBC码可以基于nt×T维的复矩阵，其中，nt指定传输天线的数量，并且T是STBC码的时间长度，或者基于空间多路复用(经调制的符号被直接发送至传输天线)。
由此生成的码字从时域被转换至频域并且通过nt传输天线被分发。然后，每个专用的信号由相应的OFDM调制器来调制，并且通过相对应的传输天线23被发送，该发送可选择在滤波、频率移转和放大之后进行。
还可以将接收机3集成在基站中。接收机3可以被配置为接收无线信道中的由发射机2发送的信号y。信道可以是有噪声的(例如，经受衰落的具有加性高斯白噪声(AWGN)的信道)。由于多路径和/或多普勒效应(由于发射机和接收机具有非零的相对速度)，由发射机2发送的信号还可以受回波影响。
在一个示例性实施例中，接收机3可以包括：
-nr个接收天线33，其用于接收信号y，每个接收天线与相应的OFDM解调器相关联；OFDM解调器(nr个解调器)被配置为对在每个接收天线处观察到的接收到的信号进行解调，并且递送经解调的信号。频率/时间转换器可以用于执行在传输中实现的时间/频率转换的反向操作，并且用于递送频域中的信号；
-空/时解码器30，其被配置为递送经解码的信号；
-解调器31，其被配置为执行与解码相关联的解调。
空时解码器30包括根据本发明的实施例的顺序解码器310，所述顺序解码器被配置为对接收到的信号进行解码。特别地，解码器可以包括符号估计单元311，所述符号估计单元被配置为确定表示由接收到的信号携带的发送的符号的估计的符号，所述估计的符号是基于与每个节点相关联的权重度量从解码树的节点中确定的。解码器30还可以包括终止警报监测单元312，所述终止警报监测单元用于取决于当前解码计算复杂度，监测终止警报的集合。每个终止警报与相应的度量参数相关联。符号估计单元311被配置为响应于至少一个终止警报的触发，将解码树的每个节点的权重度量减少对应于与触发的终止警报相关联的所述度量参数的函数的量。
应该注意的是，接收机3实现对传输中所实现的处理的反向处理。因此，如果是单载波调制而不是多载波调制在传输中实现，则将nr个OFDM解调器替换为相对应的单载波解调器。
本领域技术人员将容易理解本发明的各种实施例不限于特定的应用。该新的解码器的示例性应用不受限制地包括多用户通信***，在以无线标准可实现的配置中进行MIMO解码，所述无线标准例如为WiFi(IEEE 802.11n)、蜂窝WiMax(IEEE 802.16e)、协WiMax(IEEE 802.16j)、长期演进(LTE)、高级LTE、正在进行标准化的5G、以及光通信。
在本发明的用于多天线***(MIMO)用于对多天线***接收到的信号进行解码的一个应用中，该***具有使用空间多路复用的nt个发射天线和nr个接收天线，被接收到作为复数值向量的数据信号yc等于：
yc＝Hcsc+wc (1)
在等式(1)中，Hc、sc和wc分别指定信道矩阵H的复数值、表示发送的数据信号的向量s、以及噪声向量w。然后，例如根据等式(2)，可以将接收到的数据信号yc变换成实数值表示：
Figure BDA0001504086030000121
在等式(2)中，
Figure BDA0001504086030000122
和
Figure BDA0001504086030000123
分别表示复数值向量的实部和虚部。
然后可以将等价的信道输出写作：
y＝Hs+w (3)
在其中使用长度T的空时码的实施例中，可以使用以下给出的等价信道矩阵Heq以等式(1)的相同形式来写出信道输出：
Heq＝HcΦ (4)
在等式(4)中，
Figure BDA0001504086030000131
对应于底层码的编码矩阵。出于呈现的容易并且假设未编码和经编码的方案两者产生相同的实数值晶格表示，以下描述将参照空间多路复用以及nt＝nr且n＝2nt的对称情况做出。
根据在(3)中所得的等价***，接收到的信号可以被视为由H生成的并且被噪声向量w干扰的晶格的点。
当要求完美的检测时，接收机实现ML解码器，所述解码器在给定信道输出和信道矩阵的情况下，试图根据对错误概率的最小化，来确定来自H和y中的给定数据的原始发送的符号向量的估计
Figure BDA0001504086030000132
使得：
Figure BDA0001504086030000133
在等式5中，有限子集
Figure BDA0001504086030000134
表示属于信息符号的调制字母表。在ML检测下对错误概率的最小化等价于以下给出的最小化问题：
Figure BDA0001504086030000135
假设有其中在接收机处完全已知H(例如，使用诸如最小二乘估计器之类的估计技术来估计)的相干***，可以根据等式6的最小化问题，针对由H生成的n维晶格中的最接近的向量求解最优ML检测。
因此，ML解码器选择产生接收到的向量y与假设的消息Hs之间的最小欧氏距离的符号向量s。ML解码器表示对所选择的星座内的候选向量s的离散优化问题。在***有较高星座和较高维度(天线的数量)的情况中，以穷尽方法对ML解决方案进行搜索一般要求很高的复杂度。
实现树搜索策略的顺序解码器使用解码树结构来搜索最接近于接收到的向量的晶格点。在将信号传输至这样的顺序解码器先前，可以使用信道矩阵的QR分解来执行预解码，使得H＝QR，其中，Q指示正交矩阵，并且R指示上三角矩阵。给定Q的正交，等式(4)可以以以下形式被重写为：
Figure BDA0001504086030000141
ML解码问题则等于求解以下给出的等价的***：
Figure BDA0001504086030000142
R的三角结构将对最接近的点的搜索简化为顺序树搜索。树中的节点表示符号si的不同的可能的值。符号si(i＝1,…,n)表示发送的信息向量sc的实部和虚部分量。树分支表示两个连续的节点(si+1,si)。
如本文中所使用的，“节点”指的是表示对应于诸如2q QAM之类的星座的接收到的信号的星座点的解码树数据结构的元素。特别地，节点包括表示接收到的数据信号(可以根据实数值表示来表示接收到的数据信号)的符号的分量的整数值。在以下描述中，术语“节点”或“节点值”将相似地用于指示接收到的数据信号的符号的分量。树的第一节点被称为根节点。不具有任意子节点的节点被称为“叶子”节点并且对应于树中的最低层级。每个节点在树中具有位于其上的至多一个父节点。根节点作为树中的最高节点，其不具有任意父节点。节点的维度对应于该节点与根节点之间的层级的数量。给定节点的深度(或者维度)指示从该给定节点上至解码树的根节点的路径的长度。可以从根节点到达解码树的所有节点。从根节点到叶子节点的每个路径因此表示可能的发送的信号。
现在参考图3，呈现了描述可由根据某些实施例的接收机3执行的顺序解码方法的流程图。顺序解码方法使用了用于对接收到的数据信号进行解码的顺序解码树(也被称为“搜索树”或“逻辑树”)，接收到的数据信号对应于由与信道矩阵H相关联的传输信道运输的发送的数据信号。
搜索树(在后文中也被称为“解码树”)可以通过以上所描述的预解码阶段中的信道矩阵H的QR分解(H＝QR)以及通过将Qt乘以接收到的信号被生成，其中，Qt表示正交矩阵，R表示解码等价***中的生成矩阵。给定矩阵R的上三角结构，通过基于解码树的生成执行树搜索来求解ML优化问题。还可以对空的栈或列表进行初始化。
在步骤301中，根节点被选为当前节点，并且将对(根节点，0)添加至栈的顶部位置。
在步骤302中，生成表示第一符号x1的所有可能的根节点的子节点(或派生节点)。特别地，对于正在处理的当前节点，可以通过投射到从QR分解得到的矩阵R的第i层上来确定子节点中的所有或所选择的集合。
针对步骤302中生成的每个子节点，执行步骤303至306。
在步骤303中，确定与复杂度指示符C相关的终止警报的集合之中的一个终止警报Ap是否是触发的状态。
如果没有终止警报Ap已被触发，则在步骤304中，根据接收到的信号与根节点和所考虑的节点之间的路径之间的欧氏距离fi(si)来计算子节点的度量。
另外，如果在步骤303中终止警报Ap已被确定为处于触发的状态，则在步骤305中确定与该警报相关联的度量参数qp，并且在步骤306中，根据以下之间的差fi(si)-gi(qp)来计算子节点的度量：
-接收到的信号与根节点和所考虑的节点之间的路径之间的欧氏距离fi(si)；与
-度量参数qp的函数gi(qp)。
在解码树中，存在在根节点与正在考虑的子节点之间的单个路径。根据该路径，由此可能确定相对应的经解码的比特或者对在根节点与所考虑的子节点之间发送的发送的信息序列的估计。
针对步骤302中所生成的每个子节点，然后对步骤303至306进行迭代(框307)。
在步骤308中，当已处理所有子节点时，从栈中移除被安置在栈的顶部的节点。在步骤301至314的第一迭代中，顶部节点为根节点。
在步骤310中，将所有子节点或者子节点中的集合(在步骤309中所选择的)***栈中。将每个子节点si与根据取决于复杂度指示符终止警报Ap是否已被触发而在步骤304或306中的fi(si)或差fi(si)-gi(qp)中的任意一个所确定的其相应的度量一起添加在栈中。还可以将额外的数据与每个子节点相关联地***在栈中，所述数据例如为路径和/或子节点的维度。
在步骤311中，根据与节点相关联的度量的递减顺序对栈中的节点进行布置。
在步骤312中，将栈的顶部节点s顶部选为当前节点以便生成其子节点。
在步骤313中，确定所选择的节点是否为叶子节点。如果所选择的节点为叶子节点(即，不具有子节点)，则在步骤314中方法终止。解码器然后可以返回对符号向量的估计。
另外，在步骤315中，将所选择的节点设置为当前节点，并且针对新选择的节点(其表示栈中具有最低度量的节点)，可以重复步骤301至314来生成解码树的下一层级j处的子节点，其中j处于n-1至1之间。下一处理的层级j取决于栈中所选择的顶部节点。
因此，步骤301至314的每个迭代(对应于对当前节点的处理)提供了存储在栈中的根节点与新的叶子节点之间的路径。
当这样的信息可用时，根据存储在栈中的节点信息以及特别是存储在栈中的路径，可以对接收到的信号进行估计。例如，如果应用符号估计(硬决定)，则对树的构建实现了步骤301至314的单个迭代，使得单个路径能够被确定为对应于发送的数据信号的硬估计。替代地，如果可以应用概率估计(软决定)，则解码方法可以递送以对数似然比(LLR)值的形式的软输出信息。在该情况中，可以执行对步骤302至315的若干个迭代。每个迭代提供了从根节点至叶子节点的不同的路径(表示候选晶格向量)。这些不同的路径(表示候选晶格向量)然后可以与它们的路径一起被存储在辅助栈中。可以基于这些路径来确定对信息信号的概率估计。
有利地对与解码复杂度相关的终止警报Ap的集合进行配置使得可以一次仅将一个终止警报设置为触发的状态。
取决于与规定的解码复杂度相关的预先定义的硬件要求(例如，表示规定的复杂度的阈值或者对应于规定的解码复杂度的固定处理时间)，仅可在解码器以最优的方式开始之后(然后依据根据图3的步骤304的fi(si)初始地对树中的访问的节点的权重度量进行计算)触发终止警报。一旦终止警报Ap被触发，解码器则可以切换至次优的操作。
算法继续进行解码处理直至解码复杂度指示符达到解码复杂度阈值(表示目标解码复杂度)的另一百分比σp+1，由此触发下一终止警报Ap+1。当计算将被存储在栈中的树节点的度量(图3的步骤305)时，解码器在该阶段引入在以下解码步骤中将考虑的另一度量参数qp+1>qp。
在使用单个终止警报或若干个终止警报之后，解码算法可以终止。
在某些实施例中，解码器可以检查包括比较复杂度指示符C与较低阈值Cp＝αp Cth的一个预先定义的条件，满足该条件触发终止警报Ap。较低阈值Cp因此取决于复杂度阈值Cth。在某些实施例中，解码器可以以预先定义的频率来检查与复杂度相关的条件。
响应于对先前终止警报Ap-1的触发，通过增加警报参数的值来对警报参数进行定义。一旦触发新的终止警报，则将先前触发的警报的状态传递至非触发的状态。
复杂度阈值Cth表示规定的复杂度。复杂度阈值可以表示给定硬件规范和目标应用可以被定义的***参数。可以根据平均复杂度或者对应于“良好”的传输信道的复杂度来预先定义复杂度阈值Cth。
在一个示例性实施例中，两个终止警报可以被连续地检查A1和A2，第一终止警报A1与警报参数α1相关联，并且第二终止警报与警报参数α2>α1相关联，其中α1和α2小于1。
由此，如果满足与复杂度指示符C相关的条件，则可以触发第一终止警报A1：
C＝α1Cth
相似地，如果满足与复杂度指示符C相关的条件并且第一终止警报已被重置为非触发的状态，则可以触发第二终止警报A2：
C＝α2Cth
特别地，第二警报参数α2可以选择为高于第一第二警报参数α1。
参考图3，呈现了描述可由根据实施例的接收机3执行的监测两个终止警报A1和A2的步骤的流程图。
在步骤400中，将时间计数器t初始化为t0，并且将整数k初始化为1。时间计数器t用于根据预先定义的时间段q，定期地检查与复杂度指示符相关的条件。
在步骤401中，可以检测到的是已经过时间段q使得可以检查与复杂度指示符C相关的第一条件。
在步骤402中，可以通过评估由解码算法执行的乘法运算的数量或者计算时间来对复杂度指示符C进行计算。
在步骤403中，可以根据步骤402中所计算的C的值以及复杂度阈值Cth的值，确定是否对第一条件C＝α1·Cth进行了验证，其中α1＝1。
在步骤404中，将第一终止警报A1设置为触发的状态。因此将考虑图3的步骤305中的度量参数q1对子节点的度量进行计算。解码器通过在以下解码步骤期间引入从栈中的子节点的度量(在后文中也被称为“权重度量”)中推导的第一度量参数q1，切换至次优解码，直至第一终止警报被重置为非触发的状态和/或新的终止警报A2被触发。以下步骤监测第二条件C＝α2·Cth，其触发第二终止警报A2。
第一终止警报因此在当前计算复杂度达到阈值的某个百分比时被触发，例如，当C＝0.7×Cth(对应于70％的百分比)时。此时，算法引入将在之后的解码步骤中考虑的第一度量参数q1，直至下一终止警报被触发或者解码被终止。特别地，解码器切换至次优解码，在次优解码中参数q1的函数gi(q1)从存储在栈中的每个即将展开的节点的权重度量(图3的步骤305)中推导的。然后按照节点的新计算的权重度量的递增顺序将节点存储在栈中(310、311)。子节点的生成和父节点从栈中的移除(302至308)可以继续考虑使用q1的该第一参数化的度量(305)。同时，可以更新当前复杂度。
第二终止警报可以在当前解码复杂度仍接近许可的复杂度(例如，当C＝0.9×Cth时)时被触发。在该情况中，接收机对第二参数q2>q1进行定义并且再次切换至参数化的解码，在该解码中，此时针对生成的树节点的权重度量是从步骤305的新迭代中的gi(q2)(fi(si)-gi(q2))中推导的。
应该注意的是，q2的值越大，解码过程的收敛和预期终止解决方案的返回越快。
此外，如果许可的计算复杂度Cth显著低于对信息符号向量进行解码所需的复杂度，则可以增加终止警报的数量并且可以将度量参数q1定义为采用大的数值来保证快速解码收敛，即使以错误性能惩罚为代价。
对第二终止警报的监测可以基于根据相同时间段q或不同时间段q’的第二条件的定期检查。对图4的以下描述可以仅出于示出的目的参照相同的时间段q做出。
因此，步骤405增加k并且一旦到达下一时间段(步骤406)，则在步骤407中对复杂度指示符C进行计算，并且然后在步骤408中根据α2的预先定义的值、步骤407中计算的C的值以及Cth的预先定义的值，检查第二条件C＝α2·Cth。
如果第二条件经验证，则在步骤409中将第一终止警报A1的状态设置为非触发的状态并且将第二终止警报A2的状态设置为触发的状态。因此将考虑图3的步骤305中的度量参数q2，对子节点的度量进行计算。此时，解码器通过在以下解码步骤期间引入从栈中的子节点的度量中推导的第二度量参数q2，切换至次优的解码。
因此，虽然可以以最优的方式导出权重度量直至触发第一警报，但是通过推导出度量参数qp对应于即将访问的子节点的权重度量将被次优地计算。
从包括在从根节点sn至当前节点si的路径中的树中的节点的权重度量中确定在步骤304或305中计算的与子节点(si)相关联的度量fi(si)。
矩阵R的三角结构将对最接近的点的搜索简化至顺序树搜索。树中的节点表示符号si的不同的可能的值，其中si(i＝1,…,n)表示信息向量sc的实部和虚部分量。树分支表示两个连续节点(si+1；si)。
根据等式(9)，在树的j级的节点的权重度量
Figure BDA0001504086030000191
可以被确定为表示接收到的信号的向量
Figure BDA0001504086030000192
的第j分量与包括从根节点sn至j级处的节点sj的树的节点值的向量(sn…sj)之间的欧氏距离：
Figure BDA0001504086030000193
等式(9)的权重度量表示针对分支(sj+1；sj)的度量。由于矩阵R的三角结构，对候选晶格点的搜索从分量sn开始。应该注意的是，节点sj的累积权重w(sj)表示路径s(j)的度量(包括在从根节点sn至节点sj的路径s(j)中的树中的节点的权重度量w(sj)的总和)。因此，根据
Figure BDA0001504086030000194
等于对形成路径的不同节点的所有权重的总和。使用该定义，等式(8)的ML度量最小化等价于对树中的具有最少累积权重的路径的搜索。
通过使用权重度量w(sj)的经修改的计算，对与复杂度指示符相关的预先定义的条件的验证(对应于禁止警报中的一个的触发)引起对解码过程的终止的预期。由此，不是等待终止警报被激活，算法逐步地准备解码过程的结束以及将返回的解决方案。
在一个实施例中，响应于对终止警报的集合中的一个终止警报Ap的触发，在步骤305中通过将正在监测的终止警报Ap的函数gi(qp)定义为乘法函数，斜率系数被设置为等于树中的节点的层级i，如下，可以对解码树的i级中的子节点的权重度量进行计算，具有
gi(qp)＝i.qp (11)
由此，在步骤305中，根据以下等式来定义所考虑的子节点si的权重度量：
Figure BDA0001504086030000201
通过考虑针对子节点si的权重度量的计算中的度量参数qp，可以加快解码过程和收敛时间同时减少总解码复杂度。
可以根据不同的方法来确定度量参数qp。
在一个实施例中，度量参数qp可以针对决定性的预期终止决定性地定义，并且采用任意正非零实数值。因为对度量参数qp的选择可能影响解码算法的收敛以及总解码复杂度两者，这取决于可用的硬件资源和实时约束条件，可以对度量参数qp赋予小的值以提供良好的错误性能但是较高的解码复杂度，或者赋予大的值，以错误率性能惩罚为代价提供较低的复杂度。
替代地，可以定义度量参数qp以促进解码方法的自适应的预期终止。较具体地，可以根据噪声等级来定义第一度量参数q1。可以决定性地选择随后监测的终止警报的度量参数qp(其中2≤p≤N，并且N指示预先定义的终止警报的数量)使得q1≤q2≤…≤qN。
特别地，可以将对应于第一监测的警报A1的第一度量参数q1定义为：
Figure BDA0001504086030000202
其中，σ2是MIMO信道加性噪声的方差。
由此，第一度量参数影响的定义考虑了影响总解码复杂度和收敛延迟的噪声等级。
在另一实施例中，可以定义度量参数qp以促进解码方法的自适应的渐进式的预期终止。较具体地，可以自适应地从噪声等级中选择第一度量参数q1(特别地，根据等式(13))同时可以将被连续监视的度量参数qp中的至少一些(其中，2≤q≤N，并且N指示预先定义的终止警报的数量)定义为q1的线性函数，该线性函数用于取决于表示严格高于1的实数的间隙参数ap(针对包括在区间[2；N]中的p，N指示预先定义的终止警报的数量)，定义度量参数qp：
qp＝ap.q1+bp (14)
特别地，截距系数bp可以等于零，使得：
qp＝ap.q1 (15)
可以对间隙系数ap进行选择使得满足以下条件：
q1≤q2≤…≤qN。
而在另一实施例中，针对警报中的至少一些，度量参数(其中，2≤q≤N，并且N指示预先定义的终止警报的数量)可以被定义为先前触发的警报qp-1的线性函数，线性函数用于取决于截距系数dp以及表示严格高于1的实数的间隙参数ap，来定义度量参数qp。
qp＝cp.qp-1+dp(16)
特别地，可以将斜率系数cp设置为严格为负的系数(cp<0)并且可以选择截距系数使得满足条件q1≤q2≤…≤qN。
应该注意的是，本发明可以应用于任意类型的顺序解码器，无论方法用于生成步骤302中的子节点和/或步骤309中的要被***在栈中的子节点的选择标准。在一个实施例中，步骤309可以仅包括选择包括在半径为Cs的球中的子节点的集合(将该球形约束条件被表达在不等式
Figure BDA0001504086030000211
Figure BDA0001504086030000212
中)，如SB栈解码器中所实现的。这包含了仅访问具有包括在区间Ii＝[binf,i；bsup,i]中的值的节点，其中，binf,i和bsup,i取决于球形半径被存储在栈中。针对表示将被解码的信号的符号的分量的每个节点来确定区间。特别地，针对每个检测到的符号si的搜索区间Ii(如binf,i≤si≤bsup,i)可以通过以下边界来定义：
Figure BDA0001504086030000221
Figure BDA0001504086030000222
其中：
pii＝Rii 2with i＝1,…,n
Figure BDA0001504086030000223
Figure BDA0001504086030000224
Figure BDA0001504086030000225
因此，只有当子节点的节点值包括在搜索区间中，才将每个子节点选为候选晶格点的分量。因此，在解码过程期间访问的节点的数量取决于针对每个符号si的区间Ii，搜索区间的边界取决于球形半径Cs。
本发明还应用于其它类型的顺序解码器，例如，如专利申请EP N°14306517.5中所描述的zigzag解码器。与SB栈解码器相似地，zigzag解码器使用栈，但是不同于在步骤302中在球中搜索候选晶格点，zigzag解码算法生成包括以下的至多三个子节点：根据表示接收到的数据信号的向量所确定的当前节点的参考子节点，第一相邻子节点通过从参考节点的值减去正整数参数来确定，并且第二相邻子节点通过向参考节点的值加上正整数参数来确定。在步骤309中，在三个子节点之中选择子节点。类似于SB栈解码器，所选择的子节点然后可以与它们相应的度量一起被存储在栈中，然后通过节点度量的递增顺序来对栈进行重排。由此得到的栈的顶部节点被被选为新的当前节点来对递归的搜索操作进行迭代。
图5和图6分别示出了符号错误率(SER)和针对不同终止方法的仿真所得到的总计算，所述终止方法包括使用空间多路复用和16-QAM调制并且包括通过105信道实现的球形解码器的2×2MIMO通信***(nt＝2且nr＝2)中的传统ZF-DFE终止方法(曲线50)。
图7示出了类似于图5的但是是在4×4MIMO通信***(nt＝4且nr＝4)中的符号错误率，所述***也使用空间多路复用和16-QAM调制并且包括通过105信道实现的球形解码器。
图5至图7对应于使用两个终止警报A1和A2的实施例，使得：
-将第一终止警报的警报参数α1设置为0，7(在当前复杂度达到许可的复杂度Cth的70％时，解码器切换至使用第一度量参数q1的次优的参数化解码)
-将第二终止警报的警报参数α2设置为0，9(解码器继续进行直至达到Cth的90％，并且然后切换至利用第二度量参数q2的次优的解码)。
图5和图6的仿真结果基于以下参数定义：
–对于决定性的终止(曲线51)，使用以下值：q1＝0.1，q2＝5。
-对于自适应的终止(曲线52)，根据等式(13)来选择q1，且q2＝5。
-对于自适应的渐进式的终止(曲线53)，如等式(13)中所定义的来选择q1，同时q2＝a2·q1，其中a2＝1.25。
图7的仿真结果基于以下参数定义：
–对于决定性的终止(曲线51)，使用以下值：q1＝0.1，q2＝10。
-对于自适应的终止(曲线52)，根据等式(13)来选择q1，且q2＝10。
-对于自适应的渐进式的终止(曲线53)，如等式(13)中所定义的来选择q1，同时q2＝a2·q1，其中a2＝1.25。
在图5至图7中：
曲线50对应于传统的ZF-DFE终止；
曲线51对应于本发明的决定性的预期终止实施例；
曲线52对应于本发明的决定性的预期终止实施例；
曲线53对应于本发明的决定性的预期终止实施例；
曲线54对应于传统的最优ML检测；并且
曲线55对应于使用用于计算权重度量的固定偏置值的传统的栈解码。
图5和图6示出了根据本发明的某些实施例的并且相比于传统方法(曲线50、54和55)的预期终止方法的优点。可以观察到的是，渐进式的终止实施例(曲线53)提供了较好的符号错误率。特别地，可以观察到的是，在SER＝2×10-3的情况下，增益相比于由曲线50所表示的传统的ZF-DFE终止方法多了6.5dB，并且在相同SER的情况下与传统的最优ML检测(由曲线54表示)相比其损耗仅限于1dB。
通过比较图5(对应于nt＝2)的示图与图7(对应于nt＝4)的示图，可以观察到的是，随着天线的数量增加，根据本发明的实施例的预期终止的性能全部都更加显著。
特别地，图7示出了自适应的渐进式提供与传统终止方法相比非常显著的错误性能增益。虽然平均而言与两个其它技术相比，在低SNR领域，其要求较大的解码复杂度，但是其提供非常显著的错误性能增益。例如，在SER＝3×10-3的情况下，其供应出比传统ZF-DFE终止方法多13dB的增益。
图8表示本发明的SB栈实施例中的接收机3的空时解码器30的示例性架构。如所示，空时解码器30可以包括以下元件，其通过数据和地址总线64被链接在一起：
-微处理器61(或CPU)，其例如为数字信号处理器(DSP)；
-非易失性存储器62(或ROM、只读存储器)
-随机存取存储器RAM 63；
-用于接收来自时间/频率转换器的输入信号的接口65；
-用于将经解码的数据发送至解调器31的接口66。
非易失性ROM存储器62例如可以包括：
-寄存器“Prog”620；
-由框621表示的在决定性地被设置时的度量参数qp中的至少一些，例如，本发明的决定性的终止实施例中的所有参数qp或者本发明的自适应或渐进式的终止实施例中的针对包括在[2，N]中的p的度量参数qp；
-复杂度阈值Cth，622；
-警报参数αp，623。
用于实现根据本发明的该实施例的方法的算法可以被存储在程序620中。CPU处理器41可以被配置为将程序620下载至RAM存储器并且运行相对应的指令。特别地，CPU包括用于确定表示由接收到的信号携带的发送的符号的估计的符号的指令，所述估计的符号是取决于与每个节点相关联的权重度量从解码树的节点中确定的，树的节点对应于所述数据信号的符号的可能的分量，权重度量与表示接收到的信号与解码树的根节点与该节点之间的路径之间的欧氏距离的函数的节点相关联。
CPU还包括用于监测终止警报(Ap)的集合的指令，响应于验证针对每个终止警报而定义的相应的触发条件来每个终止警报被触发，所述条件与表示当前解码计算复杂度的计算复杂度指示符有关，并且响应于对终止警报中的一个的触发，解码器通过将欧氏距离减少对应于与触发的终止警报相关联的度量参数的函数的量来确定正在被处理的子节点的权重度量。
RAM存储器63可以包括：
–在寄存器Prog 630中，由微处理器61运行的并且在空时解码器30的活动模式中被下载的程序；
-寄存器631中的输入数据；
-寄存器632中与节点相关的数据；
-寄存器634中的似然概率或者LLR；
针对解码树的节点，存储在寄存器632中的数据可以包括与该节点相关联的度量参数(从根节点至所述节点的路径和/或树中的深度)。
较一般地，本文中所描述的解码技术可以通过各种手段来实现。例如，这些技术可以被实现在硬件、软件或其组合中。对于硬件实施方式，解码器的处理元件可以例如根据仅硬件配置(例如，在具有相对应的存储器的一个或多个FPGA、ASIC或VLSI集成电路中)或者根据使用VLSI和DSP两者的配置来实现。
虽然已通过各种示例的描述来示出本发明的实施例，并且虽然已非常详细地对这些实施例进行了描述，但是发明人的意图并非是限定或以任意方式来将所附权利要求的范围限制于这样的细节。特别地，本发明并不限于特定类型的顺序解码器。较一般地，本发明可以应用于使用最佳优先树搜索来搜索候选晶格向量的任意顺序解码器，所述顺序解码器例如为栈解码器、Fano解码器、实现M算法的解码器、SB栈和Zigzag栈解码器(如在EP N°14306517.5中所公开的)。
另外，虽然已关于其中决定性地设置了警报参数αp的某些实施例对本发明进行了描述，但是可以将本发明应用于任意类型的对警报参数αp的预先确定。相似地，虽然对线性函数或乘法函数gi(qp)的使用呈现了某些优点，但是本发明并不限于这样类型的函数。此外，即使已将某些实施例描述为确定针对每个终止警报Ap的度量参数qp，但是本发明不限于这样的实施例。例如，在某些方法中，度量参数qp可以被确定为用于先前的终止警报Ap的度量参数qp-1的函数，或者较一般地，被确定为先前度量参数(qp-1,…,q1)中的至少一些参数的函数.
还应该注意的是，虽然图4已使用用于终止警报的时间段监测的固定时间段T被示出，但是替代地，可以以不同的频率执行对终止警报的监测，或者时间段T可以通过解码过程选择性地变化。特别地，响应于对警报Ap的触发，可以对终止警报监测时间段T进行改变。
另外，本发明的各种实施例不限于特定类型的检测，并且应用于硬和软检测两者。
另外，虽然已关于包含单对发射机/接收机的无线MIMO***对本发明的一些实施例进行了描述，但是应该注意的是，发明不限于这样的应用。可以将发明集成在在特征在于对信道输出的线性表示的任意线性通信***中运行的任意接收机设备中。通信***可以是有线的、无线的或者基于光纤的容纳单个或多个用户、使用单个或多个天线以及单载波或多载波通信技术。例如，可以将本发明集成在接收机设备中，所述接收机设备被实现在无线分布式MIMO***中。分布式MIMO可以例如在被应用于3G、4G、LTE和未来5G标准中的蜂窝通信中被使用。例如在点对点式网络(无线传感器网络、机器对机器通信、物联网等)中所应用的协通信也是分布式MIMO***的示例。除了无线网络之外，可以将本发明集成在被实现在诸如极分多路复用-OFDM(PDM-OFDM)***之类的基于光纤的通信***中的光接收机设备中。
另外，本发明不限于通信设备并且可以被集成在信号处理设备中，所述设备例如为在如音频交叉和音频母带处理的音频应用中所使用的有限脉冲响应(FIR)的电子滤波器。由此，一些实施例可以用于在给定M阶的FIR滤波器的输出序列的情况下，确定对输入序列的估计。
在另一应用中，根据本发明的一些实施例的方法、设备和计算机程序产品可以被实现在以下中：全球导航卫星***(GNSS)，例如，IRNSS、Beidou、GLONASS、Galileo；GPS例如至少包括用于例如使用载波相位测量来估计位置参数的GPS接收机。
另外，根据本发明的一些实施例的方法、设备和计算机程序产品可以被实现在用于确定对私有秘密值的估计的密码***中，所述私有秘密值在用于在数据或消息的存储、处理或通信期间对它们进行加密/解密的密码算法中使用。
在基于晶格的密码应用中，数据/消息以晶格点的形式被加密。根据本发明的一些实施例可以有利地对这样的经加密的数据的解密进行执行，使得能够实现高概率的对秘密值的成功恢复而具有减少的复杂度。

Claims (20)

1.一种用于对通过通信***中的传输信道接收到的数据信号进行解码的顺序解码器，所述顺序解码器(310)包括符号估计单元(311)，其被配置为确定表示由接收到的信号携带的发送的符号的估计的符号，所述估计的符号是基于与解码树的节点中的每个节点相关联的权重度量从所述节点中确定的，其中，所述顺序解码器还包括终止警报监测单元(312)，其用于取决于当前解码计算复杂度而监测终止警报，所述终止警报与度量参数相关联，所述符号估计单元被配置为响应于对所述终止警报的触发，将所述解码树的每个节点的权重度量减少对应于与所述终止警报相关联的度量参数的函数的量。
2.根据权利要求1所述的顺序解码器，其中，所述终止警报监测单元(312)被配置用于取决于所述当前解码计算复杂度而监测终止警报的集合，每个终止警报与度量参数相关联，并且其中，响应于对至少一个终止警报的触发，所述符号估计单元被配置为将所述解码树的每个节点的权重度量减少对应于与触发的终止警报相关联的度量参数的函数的量。
3.根据权利要求1或2所述的顺序解码器，其中，与节点相关联的权重度量是所述接收到的信号与所述解码树的根节点和所述节点之间的路径之间的欧氏距离的函数。
4.根据权利要求1或2所述的顺序解码器，其中，每个终止警报取决于与表示所述当前解码计算复杂度的计算复杂度指示符相关的触发条件，与给定的终止警报相关联的触发条件包括所述计算复杂度指示符与预先定义的复杂度阈值的一部分的比较。
5.根据权利要求4所述的顺序解码器，其中，所述复杂度指示符C表示乘法运算的数量。
6.根据权利要求4所述的顺序解码器，其中，每个触发条件包括确定所述计算复杂度指示符是否达到预先定义的解码复杂度阈值的所述部分。
7.根据权利要求2所述的顺序解码器，其中，所述解码树的每个节点对应于所述解码树的给定层级，并且与给定的终止警报相关联的量是所述度量参数的线性函数，所述线性函数的斜率参数对应于所述节点的树的所述层级。
8.根据权利要求2所述的顺序解码器，其中，所述终止警报的度量参数是非零正数值参数。
9.根据权利要求2所述的顺序解码器，其中，第一监测的终止警报的度量参数是根据噪声等级定义的。
10.根据权利要求2所述的顺序解码器，其中，每个终止警报的度量参数是根据先前触发的警报的度量参数的值来确定的。
11.根据权利要求2所述的顺序解码器，其中，对于所述终止警报中的至少一些终止警报，所述终止警报的度量参数被确定为先前触发的警报的度量参数的线性函数。
12.根据权利要求2所述的顺序解码器，其中，对于所述终止警报中的至少一些终止警报，与给定的终止警报相关联的度量参数被确定为大于或等于先前触发的警报的度量参数的值。
13.根据权利要求2所述的顺序解码器，其中，对于所述终止警报中的至少一些终止警报，所述终止警报的度量参数被确定为第一触发的警报的度量参数的线性函数。
14.根据权利要求2所述的顺序解码器，其中，终止警报的总数是预先定义的复杂度阈值(Cth)的函数。
15.根据权利要求1或2所述的顺序解码器，其中，所述顺序解码器执行解码方法，所述解码方法是包括迭代地构建所述解码树的步骤的栈解码方法，构建所述解码树的步骤实现以下步骤的至少一个迭代，针对存储在栈的顶部中的树的当前节点：
-根据表示所述接收到的数据信号的向量，生成(302)所述当前节点的子节点(si)的集合，并且针对每个子节点，确定所述权重度量；
-从所述栈中移除(308)所述当前节点；
-将生成的子节点的所述集合中的选择的节点存储(310)在所述栈中，每个子节点与包括所述权重度量的节点信息相关联地被存储在所述栈中，所述栈中的节点是按照递增的度量的值来进行排序的；
-将所述栈的顶部节点选择(312)为新的当前节点；
对表示由所述接收到的信号携带的发送的符号的符号的所述估计是根据存储在所述栈中的所述节点信息来确定的。
16.一种用于对经编码的数据信号进行接收和解码的接收机，其中，所述接收机包括根据前述权利要求中的任意一项所述的顺序解码器以用于对所述数据信号进行解码。
17.一种能够在无线通信网络中发送和接收数据的移动设备，其中，所述移动设备包括根据权利要求16所述的接收机以用于接收数据信号。
18.一种用于对通过通信***中的传输信道接收到的数据信号进行顺序解码的方法，所述方法包括确定表示由接收到的信号携带的发送的符号的估计的符号，所述估计的符号是基于与解码树的节点中的每个节点相关联的权重度量从所述节点中确定的，其中，所述方法还包括取决于当前解码计算复杂度而监测终止警报，所述终止警报与度量参数相关联，确定估计的符号的步骤包括，响应于对所述终止警报的触发，将所述解码树的每个节点的权重度量减少对应于与所述终止警报相关联的度量参数的函数的量。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述方法还包括取决于所述当前解码计算复杂度而监测终止警报的集合，每个终止警报与度量参数相关联，并且其中，响应于对至少一个终止警报的触发，确定估计的符号的步骤包括将所述解码树的每个节点的权重度量减少对应于与触发的终止警报相关联的度量参数的函数的量。
20.一种其上存储有指令的计算机可读存储介质，用于通过确定表示由通过通信***中的传输信道接收到的数据信号携带的发送的符号的估计的符号来对接收到的信号进行顺序解码，其中，所述指令当由处理器执行时，使得所述处理器取决于当前解码计算复杂度来监测终止警报，所述终止警报与度量参数相关联，所述处理器还被使得响应于对所述终止警报的触发，通过将解码树的每个节点的权重度量减少对应于与所述终止警报相关联的度量参数的函数的量，来确定估计的符号。
CN201680034325.9A 2015-06-12 2016-06-07 用于顺序解码器的预期终止 Active CN108353046B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15305907.6 2015-06-12
EP15305907.6A EP3104564B1 (en) 2015-06-12 2015-06-12 Anticipated termination for sequential decoders
PCT/EP2016/062914 WO2016198409A1 (en) 2015-06-12 2016-06-07 Anticipated termination for sequential decoders

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108353046A CN108353046A (zh) 2018-07-31
CN108353046B true CN108353046B (zh) 2021-03-02

Family

ID=53496591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680034325.9A Active CN108353046B (zh) 2015-06-12 2016-06-07 用于顺序解码器的预期终止

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10812299B2 (zh)
EP (1) EP3104564B1 (zh)
KR (1) KR102075275B1 (zh)
CN (1) CN108353046B (zh)
WO (1) WO2016198409A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3171559B1 (en) 2015-11-20 2020-05-06 Institut Mines-Telecom Parameterized sequential decoding
EP3188390B1 (en) 2015-12-28 2020-01-22 Institut Mines-Télécom Weighted sequential decoding
CN106877976B (zh) * 2016-12-30 2020-04-10 深圳大学 锯齿解码在分布式多址接入网中的高***吞吐量设计方法
US10348336B2 (en) * 2017-06-06 2019-07-09 Tsofun Algorithm Ltd. System and method for early termination of decoding in a multi user equipment environment
EP3544248A1 (en) * 2018-03-20 2019-09-25 Centre National D'etudes Spatiales Adaptive detection function based on statistical propagation channel estimation for gnss receivers
US10523480B1 (en) * 2018-11-08 2019-12-31 Nxp B.V. K-bit enumerative sphere shaping of multidimensional constellations
US11599773B2 (en) * 2018-12-27 2023-03-07 Micron Technology, Inc. Neural networks and systems for decoding encoded data
US11424764B2 (en) 2019-11-13 2022-08-23 Micron Technology, Inc. Recurrent neural networks and systems for decoding encoded data
WO2021068007A2 (en) * 2020-03-18 2021-04-08 Zeku, Inc. Apparatus and method of multiple-input multiple-output detection with successive transmission layer detection and soft interference cancellation
US11973513B2 (en) 2021-04-27 2024-04-30 Micron Technology, Inc. Decoders and systems for decoding encoded data using neural networks
US11563449B2 (en) 2021-04-27 2023-01-24 Micron Technology, Inc. Systems for error reduction of encoded data using neural networks
US11755408B2 (en) 2021-10-07 2023-09-12 Micron Technology, Inc. Systems for estimating bit error rate (BER) of encoded data using neural networks

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1701580A (zh) * 2003-10-03 2005-11-23 株式会社东芝 用于球形解码的方法和设备
CN102461104A (zh) * 2009-04-06 2012-05-16 瑞典爱立信有限公司 用于带有顺序树搜索的二级均衡的接收器和方法
US8437431B1 (en) * 2007-09-20 2013-05-07 Gregory Hubert Piesinger Sequential decoder fast incorrect path elimination method and apparatus for pseudo-orthogonal coding

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7218690B2 (en) * 2003-07-24 2007-05-15 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Hybrid turbo-mud for multiple access systems
KR20090004828A (ko) * 2008-12-22 2009-01-12 한국과학기술원 여러 입력 여러 출력 시스템에서 길이 먼저 살펴보기와가지 길이 문턱값을 바탕으로 한 준최적 복호 방법
US8948318B2 (en) * 2010-12-14 2015-02-03 Georgia Tech Research Corporation Incremental lattice reduction systems and methods
EP3001625B1 (en) 2014-09-29 2021-05-19 Institut Mines-Télécom Methods and systems for decoding a data signal based on the generation of a decoding tree

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1701580A (zh) * 2003-10-03 2005-11-23 株式会社东芝 用于球形解码的方法和设备
US8437431B1 (en) * 2007-09-20 2013-05-07 Gregory Hubert Piesinger Sequential decoder fast incorrect path elimination method and apparatus for pseudo-orthogonal coding
CN102461104A (zh) * 2009-04-06 2012-05-16 瑞典爱立信有限公司 用于带有顺序树搜索的二级均衡的接收器和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Stack algorithm with limited tree-search;Rym Ouertani et al.;《2009 International Conference on Signals, Circuits and Systems》;20091231;全文 *
Probabilistic Spherical Detection and VLSI Implementation for Multiple-Antenna Systems;Chester Sungchung Park et al.;《IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS—I: REGULAR PAPERS》;20090331;第56卷(第3期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180054554A (ko) 2018-05-24
EP3104564A1 (en) 2016-12-14
KR102075275B1 (ko) 2020-02-07
US10812299B2 (en) 2020-10-20
WO2016198409A1 (en) 2016-12-15
US20180191532A1 (en) 2018-07-05
EP3104564B1 (en) 2020-05-06
CN108353046A (zh) 2018-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108353046B (zh) 用于顺序解码器的预期终止
EP1897224B1 (en) Sphere decoding apparatus for mimo channel
CN107070525B (zh) 参数化顺序解码
JP4208874B2 (ja) 多重化伝送システム用復号器
CN107094063B (zh) 半穷举迭代块解码方法和设备
CN107455001B (zh) 基于树搜索的解码
US10484133B2 (en) Methods and systems for decoding a data signal based on the generation of a decoding tree
CN107040336B (zh) 用于加权序贯解码的设备、方法和介质
CN108293029B (zh) 利用栈重新排序进行顺序解码

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant