CN1930783A - 接收装置 - Google Patents

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CN1930783A CNA2004800420445A CN200480042044A CN1930783A CN 1930783 A CN1930783 A CN 1930783A CN A2004800420445 A CNA2004800420445 A CN A2004800420445A CN 200480042044 A CN200480042044 A CN 200480042044A CN 1930783 A CN1930783 A CN 1930783A
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Abstract

本发明的接收装置具备：根据接收信号对发送信号进行临时判断的临时判断部件(12)；根据上述临时判断结果和接收信号计算量度的量度计算部件(13)；根据作为上述计算结果得到的量度或更新了的量度，形成以接收信号点为中心的超球，判断在超球内是否存在推测符号的候选的栅格点范围设置/推测符号生成部件(14)；根据作为上述判断结果得到的推测符号的候选和接收信号计算量度，存储包含过去在内的最小的量度和该时刻的推测符号的候选，进而如果新计算出的量度是最小的，则更新所存储的信息的量度计算/比较部件(15)。

Description

接收装置
技术领域
本发明涉及作为采用极大似然判断法作为数字通信中的接收数据判断法的接收装置，特别涉及以少的计算量实现极大似然判断的接收装置。
背景技术
说明现有的接收装置。作为数字通信中的接收数据判断法的一个，例如有极大似然判断法。这是在接收机侧，计算根据传送路径应答和发送符号候选作成的复制品(replica)和接收信号的量度(metric)，从全部组合中查找出量度最小的复制品，将对应的发送符号候选作为判断结果输出。该最大似然判断法具有优越的接收性能，但由于针对考虑到的全部组合计算量度，所以一般需要大量的计算量。
作为上述最大似然判断法中的计算量削减技术，例如有非专利文献1中记载的“Sphere Decoding(以下称为SD)”。它是以下这样的技术，即在由全部复制品形成的栅格点空间中，设置以接收信号点作为中心的超球，只针对存在于其内部的复制品计算量度。在该技术中，由于不需要考虑存在于超球以外的复制品，所以与上述最大似然判断法相比，能够减少量度计算次数。另外，例如根据噪声的分布预先设置超球半径的初始值。另外，在每次计算量度时，用最小量度更新超球的半径。所以，随着处理进行而半径变小，如果超球内不存在复制品，则结束判断处理，将量度为最小的发送信号的候选作为判断值输出。通过适用SD，能够以少的计算量实现与最大似然判断法相同的特性。
非专利文献1：Emanuele Viterbo，Joseph Boutros，“A UniversalLattice Code Decoder for Fading Channels”，IEEE Transactions onInformation Theory，Vol.45，No.5，pp.1639-1642，July 1999.
但是，根据上述现有的SD，由于主要根据噪声的分布决定超球半径的初始值，所以在接收机的信号噪声功率比小的环境中，需要将半径设置得大。其结果是根据瞬时的噪声功率设置了过剩的大小的超球，有无法高效地得到量度计算次数降低效果的问题。
另外，在现有的SD中，由于根据一个基准设置超球半径的初始值，所以无法与通信环境对应地灵活地进行半径设置。其结果是有难以不依赖于通信环境地始终以少的量度计算次数得到最大似然判断值的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于：得到一种在通信环境变动的情况下，也能够始终以少的计算量实现最大似然判断的接收装置。
为了解决上述问题，达到目的，本发明的接收装置是采用最大似然判断法作为接收数据判断法，使用A/D(模拟/数字)变换后的接收信号进行判断处理的接收装置，例如其特征在于包括：根据上述接收信号，推测无线传送路径的传送路径应答矩阵的传送路径推测装置(相当于后述的实施例的传送路径推测部件21)；将上述传送路径应答矩阵分解为上三角矩阵，进而将上述接收信号与上述传送路径应答矩阵的逆矩阵相乘的矩阵处理装置(相当于矩阵处理部件22)；根据上述乘法结果，临时判断发送信号的临时判断装置(相当于临时判断部件12)；根据上述临时判断结果、上述分解后的传送路径应答矩阵和上述乘法结果，计算量度的量度计算装置(相当于量度计算部件13)；根据作为上述计算结果得到的量度或更新了的量度，形成以接收信号点为中心的超球，并且根据上述分解后的传送路径应答矩阵和上述乘法结果，生成推测符号的候选，判断在上述超球内是否存在推测符号的候选的推测符号判断装置(相当于栅格点范围设置/推测符号生成部件14)；根据作为上述判断结果得到的推测符号的候选和上述乘法结果计算量度，存储包含过去在内的最小的量度和该时刻的推测符号的候选，进而在每次新计算量度时都进行与现在存储着的量度的比较处理，如果新计算出的量度是最小的，则更新所存储的信息的量度更新装置(相当于量度计算/比较部件15)，其中上述量度更新装置直到在上述推测符号判断装置中判断出在超球内不存在推测符号的候选为止，循环进行上述更新处理，最终将与最小的量度对应的推测符号的候选作为最大似然判断值。
根据本发明，根据临时判断装置的临时判断结果，决定开始最大似然判断处理的点，因此能够从比最大似然判断符号更近的栅格点开始，进行量度计算。
根据本发明，能够产生以下的效果：减少量度计算次数，例如在信号噪声功率比小的环境中，也能够大幅度削减计算处理量。
附图说明
图1是表示本发明的接收装置的全体结构例子的图。
图2是表示最大似然判断处理部件的实施例1的结构的图。
图3是表示存在于特定的超球内的栅格点的图。
图4是表示最大似然判断处理部件的实施例2的结构的图。
图5是表示最大似然判断处理部件的实施例3的结构的图。
图6是表示最大似然判断处理部件的实施例4的结构的图。
符号说明
1-1，1-N天线
2-1，2-N模拟处理部件
3-1，3-N A/D变换部件
4最大似然判断处理部件
11前处理部件
12临时判断部件
13量度计算部件
14，41，54栅格点范围设置/推测符号生成部件
15量度计算/比较部件
21传送路径推测部件
22矩阵处理部件
31上三角化处理部件
32逆矩阵计算部件
33乘法部件
42，53，55，62，63选择部件
51比较部件
52，61-1，61-M半径设置部件
具体实施方式
以下，根据附图，详细说明本发明的接收装置的实施例。另外，并不通过该实施例限定本发明。
实施例1
图1是表示本发明的接收装置的全体结构例子的图。该接收装置由天线1-1～1-N、模拟处理部件2-1～2-N、A/D变换部件3-1～3-N、作为本发明的特征的最大似然判断处理部件4构成。
另外，图2是表示上述最大似然判断处理部件4的实施例1的结构的图，由具备传送路径推测部件21和矩阵处理部件22的前处理部件11、临时判断部件12、量度计算部件13、栅格点范围设置/推测符号生成部件14、量度计算/比较部件15构成，进而上述前处理部件11内的矩阵处理部件22具备上三角化处理部件31、逆矩阵计算部件32、乘法部件33。
在此，说明上述本发明的接收装置的动作概要。首先，通过与各天线连接的模拟处理部件2-1～2-N将由N个(N是大于等于1的整数)的天线1-1～1-N接收到的高频模拟信号下转换(downconvert)为基带信号。然后，A/D3-1～3-N变换部件将各基带信号变换为数字信号，将变换后的各数字信号输出到最大似然判断处理部件4。然后，最大似然判断部件4执行后述的本实施例的最大似然判断处理。
接着，详细说明作为本发明的特征的最大似然判断处理部件4的动作。首先，在前处理部件11中，根据变换为数字信号后的接收信号(以下简单地用接收信号表示变换为数字信号后的接收信号)，进行最大似然处理的前处理。在传送路径推测部件21中，从接收信号推测传送路径应答矩阵，将其结果输出到矩阵处理部件22。作为推测传送路径应答矩阵的装置，例如通过在收发双方传送已知的导频信号来实现。在矩阵处理部件22中，计算由逆矩阵计算部件32接收到的传送路径应答矩阵的逆矩阵，将其结果输出到乘法部件33。另外，在上三角化处理部件31中，例如使用QR分解或科莱斯基分解那样的数学界公知的方法，将接收到的传送路径应答矩阵分解为上三角矩阵。然后，在乘法部件33中，将接收信号和传送路径应答矩阵的逆矩阵相乘。
然后，作为上述处理的结果，在上述前处理部件11中，向临时判断部件12、量度计算部件13、栅格点范围设置/推测符号生成部件14、量度计算/比较部件15通知乘法部件33的计算结果(将传送路径应答的逆矩阵乘以接收信号的结果)。另外，将上述上三角化处理部件31的处理结果(分解为上三角矩阵的传送路径应答矩阵)输出到量度计算部件13、栅格点范围设置/推测符号生成部件14、量度计算/比较部件15。
接着，在临时判断部件12中，根据接收到的乘法部件33的计算结果，对发送信号进行临时判断，将其结果输出到量度计算部件13。在量度计算部件13中，根据上述乘法部件33的计算结果、上述上三角化处理部件31的处理结果、从临时判断部件12接收到的临时判断结果，计算与接收信号和临时判断结果对应的量度，将其计算结果输出到栅格点范围设置/推测符号生成部件14。
接着，在栅格点范围设置/推测符号生成部件14中，在根据发送信号的候选和传送路径应答矩阵生成的栅格点空间中，形成以接收信号点为中心的具有特定的半径的超球，判断哪个栅格点存在于超球内。图3是表示存在于特定的超球内的栅格点的图。在图3中，100表示形成了的超球。在栅格点范围设置/推测符号生成部件14中，将被判断为存在于超球100内的栅格点的一个作为推测符号，输出到量度计算/比较部件15。这时，对于在栅格点范围设置/推测符号生成部件14中使用的半径，针对第一次的处理，根据从量度计算部件13通知的量度进行设置，针对第二次以后，根据从量度计算/比较部件15通知的量度进行设置。
接着，在从栅格点范围设置/推测符号生成部件14接收到推测符号的量度计算/比较部件15中，计算接收信号和推测符号的量度。具体地说，在量度计算/比较部件15中，存储过去计算出的量度中的最小者、当时的推测符号。进而，在每次新计算量度时，进行与现在存储着的量度的比较处理，如果新计算出的量度是最小的，则将所存储的信息更新为与新的量度对应的信息。然后，将最小的量度输出到栅格点范围设置/推测符号生成部件14。
然后，在栅格点范围设置/推测符号生成部件14中，根据新计算出的最小的量度更新超球的半径，再次判断存在于超球内的栅格点，将其中的一点作为推测符号通知量度计算/比较部件15。另外，在栅格点范围设置/推测符号生成部件14中，直到判断出在超球内不存在栅格点为止，循环执行上述更新处理，在量度计算/比较部件15中，最终将与最小的量度对应的推测符号作为最大似然判断值输出。
如上所述，根据本实施例，根据临时判断部件12的临时判断结果，决定开始最大似然处理的点，因此能够从比最大似然判断符号更近的栅格点开始进行量度计算。因此，能够减少量度计算次数，例如即使在信号噪声功率比小的环境中，也能够大幅度削减计算处理量。另外，并不只限于使用上述那样的“将传送路径应答矩阵的逆矩阵乘以接收信号的结果”的处理，也可以通过其他方法实现根据接收信号临时判断发送信号的装置。
实施例2
图4是表示图1所示的最大似然判断处理部件4的实施例2的结构的图，该最大似然判断处理部件4具备栅格点范围设置/推测符号生成部件41、选择部件42。另外，接收装置的全体结构与前面说明了的图1所示的全体结构一样。另外，对于最大似然判断处理部件4内的结构，对前面说明了的与图2一样的结构附加相同的符号，并省略其说明。即，在实施例中，只说明与前面说明了的实施例1不同的处理。
以下，详细说明实施例2的最大似然判断处理部件4的动作。另外，在此，作为上述前处理部件11的处理的结果，将乘法部件33的计算结果(将传送路径应答的逆矩阵乘以接收信号后的结果)输出到临时判断部件12、栅格点范围设置/推测符号生成部件41、量度计算/比较部件15。另外，将上述上三角化处理部件31的处理结果(被分解为上三角矩阵的传送路径应答矩阵)输出到栅格点范围设置/推测符号生成部件41、量度计算/比较部件15。另外，将临时判断部件12的发送信号的临时判断结果输出到选择部件42。
选择部件42具有切换输入信号的功能，对于第一次的处理，选择临时判断部件12的发送信号的临时判断结果，将其结果作为推测符号输出到量度计算/比较部件15。在量度计算/比较部件15中，与上述实施例1一样，根据上述乘法部件33的计算结果、上述上三角化处理部件31的处理结果、推测符号，计算接收信号和推测符号的量度。
接着，在栅格点范围设置/推测符号生成部件41中，根据从量度计算/比较部件15接收到的量度，设置超球的半径，将存在于超球内的栅格点中的一个作为推测符号输出到选择部件42。然后，在选择部件42中，从第二次处理开始，将作为栅格点范围设置/推测符号生成部件41的处理结果的推测符号输出到量度计算/比较部件15。以后，通过量度计算/比较部件15，直到在栅格点范围设置/推测符号生成部件41中判断为在超球内不存在栅格点为止，循环执行上述更新处理，最终将与最小的量度对应的推测符号作为最大似然判断值输出。
如上所述，根据本实施例，能够以比上述实施例1更简单的结构得到与实施例1一样的效果。
实施例3
图5是表示图1所示的最大似然判断处理部件4的实施例3的结构的图，该最大似然判断处理部件4具备比较部件51、半径设置部件52、选择部件53、栅格点范围设置/推测符号生成部件54、选择部件55。另外，对于接收装置的全体结构，与前面说明了的图1所示的全体结构一样。另外，对于最大似然判断处理部件4内的结构，对前面说明了的与图2和图4一样的结构附加相同的符号并省略其说明。即，在本实施例中，只说明与前面说明了的实施例1或2不同的处理。
以下，详细说明实施例3的最大似然判断处理部件4的动作。另外，在此，作为上述前处理部件11的处理的结果，将乘法部件33的计算结果(将传送路径应答的逆矩阵乘以接收信号后的结果)输出到临时判断部件12、量度计算部件13、栅格点范围设置/推测符号生成部件54、量度计算/比较部件15。另外，将上述上三角化处理部件31的处理结果(被分解为上三角矩阵的传送路径应答矩阵)输出到量度计算部件13、栅格点范围设置/推测符号生成部件54、量度计算/比较部件15。另外，将量度计算部件13的量度的计算结果输出到比较部件51。
在比较部件51中，针对第一次的处理，将来自量度计算部件13的量度输出到选择部件53，针对第二次以后，比较来自量度计算部件13的量度、来自选择部件55的量度的大小，将小的那个量度输出到选择部件53。
在半径设置部件52中，将预先设置的值作为半径输出。作为半径的设置值，例如可以与噪声的分布对应地决定，或者也可以赋予固定值。在选择部件53中，针对第一次的处理，将由半径设置部件52设置的半径输出到栅格点范围设置/推测符号生成部件54，对于第二次以后，将来自比较部件51的量度输出到栅格点范围设置/推测符号生成部件54。
在栅格点范围设置/推测符号生成部件54中，根据上述选择部件53的选择结果、上述乘法部件33的计算结果、上述上三角化处理部件31的处理结果，判断存在于超球内的栅格点，将其中一点作为推测符号输出到量度计算/比较部件15。在量度计算/比较部件15中，与上述实施例1一样，根据上述乘法部件33的计算结果、上述上三角化处理部件31的处理结果、推测符号，计算接收信号和推测符号的量度。
在选择部件55中，具有切换由量度计算/比较部件15计算出的量度的发送目的地的功能，对于第一次处理，将信号路径切换到比较部件51，对于第二次以后，将信号路径切换到栅格点范围设置/推测符号生成部件54。
以后，通过量度计算/比较部件15，直到在栅格点范围设置/推测符号生成部件54中判断出在超球内不存在栅格点为止，循环执行上述更新处理，最终将与最小的量度对应的推测符号作为最大似然判断值输出。
如上所述，根据本实施例，根据来自半径设置部件52的信号和临时判断部件12的临时判断结果的双方，决定开始判断处理的栅格点，因此能够与通信环境对应地进行灵活的处理，能够不依赖于信号噪声功率比地得到很大的计算量减少效果。另外，图5的结构是用于实现本实施例的处理的一个例子，半径设置部件52的半径设置基准等并不只限于上述内容。
实施例4
图6是表示图1所示的最大似然判断处理部件4的实施例4的结构的图，该最大似然判断处理部件4具备半径设置部件61-1～61-M、选择部件62、63。另外，对于接收装置的全体结构，与前面说明了的图1所示的全体结构一样。另外，对于最大似然判断处理部件4内的结构，对前面说明了的与图2、图4和图5一样的结构附加相同的符号并省略其说明。即，在本实施例中，只说明与前面说明了的实施例1、2或3不同的处理。
以下，详细说明实施例4的最大似然判断处理部件4的动作。在半径设置部件61-1～61-M中，分别使用不同的基准设置半径。即，从各半径设置部件输出相互不同的半径。在选择部件62中，一边顺序地切换在各半径设置部件中能够设置的半径，一边将其选择结果输出到栅格点范围设置/推测符号生成部件54。进而，在选择部件62中，在结束了对全部半径设置部件的切换之后，将来自比较部件51的量度通知栅格点范围设置/推测符号生成部件54。在该时刻，从比较部件51输出与根据由各半径设置部件输出的半径生成的推测符号对应的量度、与由临时判断部件12进行了临时判断的符号对应的量度中的最小的量度。
在选择部件63中，进行切换计算出的量度的输出目的地的动作。该切换动作是例如如果设半径设置部件的个数为M，则针对开始的M个，将量度输出到比较部件51，对于其以后，将量度通知栅格点范围设置/推测符号生成部件54。
如上所述，根据本实施例，由于存在多个半径设置部件，并使用各种基准决定开始判断处理的栅格点，所以能够与通信环境对应地进行灵活的对应，能够始终得到很大的计算量减少效果。另外，在本实施例中，构成为使用多个半径设置部件的信号和临时判断部件12的临时判断结果，但并不只限于此，例如也可以构成为删除临时判断部件12和量度计算部件13，由比较部件51只比较来自选择部件63的量度。
如上所述，本发明的接收装置对于采用最大似然判断法作为接收数据判断法的接收装置有用，特别适合于在信号噪声功率比变动那样的通信环境中被利用的接收装置。

Claims (7)

1.一种接收装置，采用最大似然判断法作为接收数据判断法，使用A/D(模拟/数字)变换后的接收信号进行判断处理，其特征在于包括：
根据上述接收信号，推测无线传送路径的传送路径应答矩阵的传送路径推测装置；
将上述传送路径应答矩阵分解为上三角矩阵，进而将上述接收信号与上述传送路径应答矩阵的逆矩阵相乘的矩阵处理装置；
根据上述乘法结果，对发送信号进行临时判断的临时判断装置；
根据上述临时判断结果、上述分解后的传送路径应答矩阵和上述乘法结果，计算量度的量度计算装置；
根据作为上述计算结果得到的量度或更新了的量度，形成以接收信号点为中心的超球，并且根据上述分解后的传送路径应答矩阵和上述乘法结果，生成推测符号的候选，判断在上述超球内是否存在推测符号的候选的推测符号判断装置；
根据作为上述判断结果得到的推测符号的候选和上述乘法结果计算量度，存储包含过去在内的最小的量度和该时刻的推测符号的候选，进而在每次新计算量度时都进行与现在存储着的量度的比较处理，如果新计算出的量度是最小的，则更新所存储的信息的量度更新装置，其中
上述量度更新装置直到在上述推测符号判断装置中判断出在超球内不存在推测符号的候选为止，循环进行上述更新处理，最终将与最小的量度对应的推测符号的候选作为最大似然判断值。
2.根据权利要求1所述的接收装置，其特征在于：
在上述推测符号判断装置中，针对初次的处理，根据从上述量度计算装置通知的量度设置超球的半径，针对以后的处理，根据从量度更新装置通知的量度设置上述半径。
3.一种接收装置，采用最大似然判断法作为接收数据判断法，使用A/D(模拟/数字)变换后的接收信号进行判断处理，其特征在于包括：
根据上述接收信号，推测无线传送路径的传送路径应答矩阵的传送路径推测装置；
将上述传送路径应答矩阵分解为上三角矩阵，进而将上述接收信号与上述传送路径应答矩阵的逆矩阵相乘的矩阵处理装置；
根据上述乘法结果，对发送信号进行临时判断的临时判断装置；
根据更新了的量度，形成以接收信号点为中心的超球，并且根据上述分解后的传送路径应答矩阵和上述乘法结果，生成推测符号的候选，判断在上述超球内是否存在推测符号的候选的推测符号判断装置；
根据作为上述临时判断结果或上述判断结果得到的推测符号的候选和上述乘法结果计算量度，存储包含过去在内的最小的量度和该时刻的推测符号的候选，进而在每次新计算量度时都进行与现在存储着的量度的比较处理，如果新计算出的量度是最小的，则更新所存储的信息的量度更新装置，其中
上述量度更新装置直到在上述推测符号判断装置中判断出在超球内不存在推测符号的候选为止，循环进行上述更新处理，最终将与最小的量度对应的推测符号的候选作为最大似然判断值。
4.根据权利要求3所述的接收装置，其特征在于：
在上述量度更新装置中，针对初次的处理，根据上述临时判断结果和上述乘法结果计算量度，针对以后的处理，根据作为上述判断结果得到的推测符号的候选和上述乘法结果计算量度。
5.一种接收装置，采用最大似然判断法作为接收数据判断法，使用A/D(模拟/数字)变换后的接收信号进行判断处理，其特征在于包括：
根据上述接收信号，推测无线传送路径的传送路径应答矩阵的传送路径推测装置；
将上述传送路径应答矩阵分解为上三角矩阵，进而将上述接收信号与上述传送路径应答矩阵的逆矩阵相乘的矩阵处理装置；
根据上述乘法结果，对发送信号进行临时判断的临时判断装置；
根据上述临时判断结果、上述分解后的传送路径应答矩阵和上述乘法结果，计算量度的量度计算装置；
比较作为上述计算结果得到的量度和更新了的量度的大小，输出小的一方的量度的比较装置；
根据上述比较结果、表示超球的半径的特定值或更新后的量度，形成以接收信号点为中心的超球，并且根据上述分解后的传送路径应答矩阵和上述乘法结果，生成推测符号的候选，判断在上述超球内是否存在推测符号的候选的推测符号判断装置；
根据作为上述判断结果得到的推测符号的候选和上述乘法结果计算量度，存储包含过去在内的最小的量度和该时刻的推测符号的候选，进而在每次新计算量度时都进行与现在存储着的量度的比较处理，如果新计算出的量度是最小的，则更新所存储的信息的量度更新装置，其中
上述量度更新装置直到在上述推测符号判断装置中判断出在超球内不存在推测符号的候选为止，循环进行上述更新处理，最终将与最小的量度对应的推测符号的候选作为最大似然判断值。
6.根据权利要求5所述的接收装置，其特征在于：
在上述推测符号判断装置中，针对初次的处理，根据表示上述超球的半径的特定值形成以接收信号点为中心的超球，针对第二次的处理，根据上述比较结果形成以接收信号点为中心的超球，针对以后的处理，根据上述更新了的量度，形成以接收信号点为中心的超球。
7.根据权利要求5所述的接收装置，其特征在于：
上述推测符号判断装置在顺序地输入了用相互不同的基准设置了的M(2或以上的整数)种的上述特定值的情况下，针对从初次到M次的处理，根据输入的特定值形成以接收信号点为中心的超球，针对第(M+1)次的处理，根据上述比较结果形成以接收信号点为中心的超球，针对以后的处理，根据上述更新了的量度形成以接收信号点为中心的超球。
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