DE60309546T2

DE60309546T2 - Maximal-a-posteriori-Wahrscheinlichtkeitsdetektor

Info

Publication number: DE60309546T2
Application number: DE60309546T
Authority: DE
Inventors: David Pyrmont Garrett
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2023-08-15
Also published as: DE60309546D1; JP2004096745A; KR20040019906A; EP1394978A1; EP1394978B1; JP4347638B2; US7609777B2; KR100987913B1; US20040042565A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Kommunikationssysteme und insbesondere Empfänger, die in Kommunikationssystemen verwendet werden.
Beschreibung des Stands der Technik
Mit der Entwicklung der Kommunikationstechnologie sind Kommunikationssysteme fähig, Informationen mit höheren Raten zu befördern (d.h., zu senden und/oder zu empfangen). In drahtlosen Kommunikationssystemen wurde die Bandbreite für das System durch Normungsorganisationen und Regierungseinrichtungen festgelegt. Um für drahtlose Systeme der dritten Generation einen höheren Datendurchsatz zu erzielen, werden Mehrfacheingangs-Mehrfachausgangs(Multiple Input Multiple Output, MIMO)-Antennensysteme in Betracht gezogen. MIMO-Systeme für eine hohe Datenbrandbreite beruhen auf dem Konzept der geschichteten Raum-Zeit der Bell Laboratories, BLAST (Bell Laboratories Layered Space Time), das mehrere Sendeantennen verwendet, um verschiedene Sendeströme im gleichen Spektrum zu senden, und mit einer Anordnung von Empfängerantennen von Mehrweg-Kanälen Gebrauch macht, um die unabhängigen Ströme wiederzugewinnen. Ein auftretender Standard für drahtlose Hochgeschwindigkeits-3G(dritte Generations)-Kommunikationen für Daten ist der Hochgeschwindigkeits-Abwärtsverbindungs-Paketzugriffs(High-Speed-Downlink-Packet-Access, HSDPA)-Standard des 3GPP (Partnerschaftsprogramm der dritten Generation). Drahtlose 3GPP-Systeme weisen Abwärtsverbindungen auf, die Informationen mit verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten zu Teilnehmern befördern. In MIMO-Antennensystemen werden Informationen durch mehr als eine Antenne unabhängig und gleichzeitig gesendet und empfangen, was einen verhältnismäßig hohen Systemdurchsatz gestattet. MIMO ist ein Vorschlag, der zur Erzielung der hohen Datenraten für HSDPA in Betracht gezogen wird. Der Systemdurchsatz ist typischerweise als die gesamte Menge an Informationen, die für einen vorbestimmten Zeitraum in einem System gesendet und empfangen wird, definiert.
Eines der ersten Verfahren, die zur Feststellung von MIMO-gesendeten Symbolen entwickelt wurden, war der V-BLAST-Empfänger (der vertikale BLAST-Empfänger). Um unter Verwendung von mehreren Antennen mehrere Signale zu empfangen, entkorreliert der V-BLAST-Empfänger mehrere Informationsströme. Bei V-BLAST ist die Entkorrelation von mehreren Strömen von Informationssymbolen im Wesentlichen ein iteratives Streichverfahren, wobei der Strom, der die größte Energiemenge aufweist, identifiziert und dann gestrichen wird. Diese Streichung wird wiederholt vorgenommen, bis alle Ströme identifiziert wurden und somit unter Verwendung wohlbekannter Decodierungstechniken richtig decodiert werden können. Der V-BLAST-Detektor wird in BLAST-Systemen verwendet, die eine verhältnismäßig große Anzahl von Antennen aufweisen. Zum Beispiel wird V-BLAST in einem BLAST-System verwendet, das 16 Antennen aufweist. Obwohl V-BLAST für Systeme mit einer verhältnismäßig großen Anzahl von Antennen verwendet wird, stellt es keinen "optimalen" Empfänger dar, da andere Arten von Empfängern ein besseres Leistungsverhalten aufweisen.
Ein ML(Maximal Likelihood, Maximal-Wahrscheinlichkeits)-Detektor betrachtet alle möglichen Kombinationen von Daten, die für ein Zeitintervall gesendet werden können, und wählt dann den Datensatz, der angesichts der Beobachtung der empfangenen Symbole am Empfänger die höchste Wahrscheinlichkeit aufweist, gesendet zu werden. In einem typischen drahtlosen Kommunikationssystem, das digitale Modulation verwendet, werden die Informationen als Symbole gesendet, die digitale Informationen darstellen. Zum Beispiel stellt ein Symbol in einem drahtlosen Kommunikationssystem, das QSPK (Quadrature Phase Shift Keying, Quadratur-Phasenumtastung) verwendet, zwei Bits von Informationen dar, die in eine Komplexkonstellationsebene abgebildet werden können, welche durch den I(gleichphasigen)-Kanal und den Q(Quadraturphasen)-Kanal dargestellt ist. Der gleichphasige Kanal und der Quadraturphasen-Kanal sind rechtwinkelig zueinander.
Unter Bezugnahme auf 1 sind drei unterschiedliche Komplexkonstellationsebenen für drei unterschiedliche digitale Modulationsschemata gezeigt. Wie früher erwähnt, stellt jedes Symbol für die QPSK zwei Bits von Informationen dar und weist jedes Symbol eine gleichphasige Komponente und eine Quadraturphasen-Komponente auf. Außerdem weist jedes Symbol eine komplexe Amplitude auf, die nicht nur die Größe des Symbols, sondern auch die Phase des Symbols in Bezug auf andere Symbole beschreibt. Für die 8-Bit-Phasenumtastung (8PSK) weist jedes Symbol eine komplexe Amplitude auf und stellt es drei Bits von Informationen dar. Für die 16-Quadratur-Amplitudenmodulation (16-QAM) stellt jedes Symbol vier Bits von Informationen dar und weist jedes derartige Symbol auch eine komplexe Amplitude auf. Bei einem BLAST-System, das 4 Sendeantennen mit QPSK-Modulation verwendet, sendet das System über eine Symbolperiode insgesamt acht Bits gleichzeitig. Die Symbolperiode ist die Menge an Zeit, die während der Sendung eines Symbols vergeht. Der verhältnismäßig große Kapazitätsgewinn eines MIMO-Systems ist, dass es mehrere Konstellationspunkte von mehreren Konstellationen gleichzeitig in der gleichen Bandbreite sendet, während eine einzelne Sendeantenne nur einen Konstellationspunkt senden kann.
Damit ein ML-Detektor das Symbol mit der höchsten Wahrscheinlichkeit berechnen kann, muss er über eine Schätzung des drahtlosen Kanals, auf dem die Symbole gesendet wurden, verfügen. Im Fall eines MIMO-Systems ist die Schätzung des Kanals eine Matrix, die die Kanäle für alle möglichen Wege zwischen jeder Sende- und jeder Empfangsantenne darstellt. Zum Beispiel weist ein 4- Sende-mal-4-Empfangs-MIMO-System in der Matrix 16 einzelne Kanalschätzungen auf. Die Kanalmatrix ist eine Matrix, die Werte enthält, welche den Kommunikationskanal, durch den sich die Symbole ausbreiten, mathematisch beschreibt. In vielen drahtlosen Kommunikationssystemen wird ein Pilotsignal oder irgendein anderes Bezugssignal periodisch über die verschiedenen Kommunikationskanäle des Systems gesendet. Das Pilotsignal wird entweder über seinen eigenen Kanal gesendet oder kann über Verkehrskanäle gesendet werden, die durch Teilnehmer eines Kommunikationssystems verwendet werden. Die Parameter des Pilotsignals wie etwa die Amplitude, die Phase oder die Frequenzeigenschaften sind vor der Übertragung bekannt. Nachdem das Pilotsignal gesendet und empfangen wurde, werden seine Parameter gemessen und jegliche Abwandlung irgendeines seiner Parameter dem Kommunikationssignal zugeschrieben. So wird eine Kanalmatrix erzeugt, die die Eigenschaften des Kanals für alle der möglichen Wege von Signalen, die von 4 Sendeantennen zu 4 Empfangsantennen gesendet werden, darstellt.
Typischerweise werden die Annahmen getroffen, dass der Kommunikationskanal einen gleichmäßigen Schwund aufweist und verhältnismäßig stabil ist, da derartige Annahmen für viele Kommunikationskanäle nicht nur vernünftig, sondern verhältnismäßig genau sind. Ein Kanal mit gleichmäßigem Schwund ist ein Kommunikationskanal, der keinen Speicher aufweist; das heißt, wenn ein Signal gesendet wird, wird das Signal schließlich empfangen, und gibt es keine verzögerte Kopie des Signals. Selbst bei Vorhandensein von frequenzselektiven Kanälen mit Speicher gibt es Techniken, um das empfangene Signal umzuwandeln, damit das Eingangssignal an den ML-Detektor wie ein Kanal mit gleichmäßigem Schwund aussieht. Ein stabiler Kanal ist ein Kommunikationskanal, dessen Eigenschaften sich verhältnismäßig langsam verändern, weshalb die Kanalmatrix mit der gleichen verhältnismäßig langsamen Rate aktualisiert wird.
Es ist in der Kommunikationstheorie wohlbekannt, dass bei der Sendung eines Signals x (wobei x ein Vektor eines oder mehrerer Symbole ist, die eine Gruppierung von Bits darstellen) über einen Kommunikationskanal, der eine Kanalmatrix H aufweist, das sich ergebende Symbol Hx ist. Im Fall von 4 Sende-/Empfangsantennen, bei dem jedes Symbol zwei Bits von Informationen darstellt (QPSK-Modulation), empfängt der Empfänger von den 4 Sendeantennen Symbole, die 8 Bits darstellen. Ein ML-Detektor erzeugt alle möglichen Kandidaten Hx für alle möglichen Werte von x. Wenn x eine Gruppierung von 8 Bits darstellt, gibt es unter der Annahme, dass sich H während der Symbolzeitperiode nicht verändert, somit 256 (oder 2⁸) mögliche Kandidaten für Hx; d.h., jede der 256 Gruppierungen von x wird mit H multipliziert. Der ML-Detektor erzeugt die 256 Werte für Hx und vergleicht jeden dieser Werte mit dem tatsächlichen empfangenen Symbol, sagen wir, r. Der Unterschied zwischen Hx und r wird als eine Kostenfunktion, J, bezeichnet, wobei J = |r – Hx|² ist, und jenes Hx, das von den 256 Vergleichen das niedrigste J erzeugt, wird als der beste Kandidat ausgewählt.
Eine weitere Verfeinerung des ML-Detektors ist, ein Maß des Vertrauens in die Auswahl des Wegs der höchsten Wahrscheinlichkeit bereitzustellen. Dies kann das Leistungsverhalten von Weicheingangs-Vorwärtsfehlerkorrekturcodes, die typischerweise nach einem Detektor verwendet werden, deutlich verbessern. Die Vorrichtungen, die die Weicheingangs-Vorwärtsfehlerkorrekturcodes durchführen, verwenden bei der Verarbeitung von empfangenen Informationen weiche Informationen. Im Allgemeinen sind weiche Informationen Wahrscheinlichkeitsdaten über empfangene Informationen, wobei diese Daten eine Angabe hinsichtlich des Vertrauens geben, das dem Wert der empfangenen Informationen zugeschrieben werden soll. Die Fehlerkorrekturcodierung und andere Kanalcodierungstechniken sind wohlbekannte Codierungsschemata, die in Kommunikationssystemen verwendet werden, wobei einem Block von Informationen oder einer Informationsgruppierung, die über die Kommunikationskanäle des Kommunikationssystems gesendet werden sollen, Bits hinzugefügt werden. Die hinzugefügten Bits bringen Redundanz in die gesendeten Bitgruppierungen ein, wodurch einem Empfänger ermöglicht wird, die empfangenen Informationen besser zu decodieren und eine Fehlerkorrektur der empfangenen Informationen vorzunehmen. In vielen Fällen werden bestimmte Bitwerte verändert, wenn die Fehlerkorrekturcodierung und die Kanalkodierung angesichts der weichen Informationen durchgeführt werden. Der ML-Detektor stellt eine a-posteriori-Wahrscheinlichkeits-(APP)-Information über jedes empfangene Bit bereit. Zum Beispiel ist der Detektor von seiner Entscheidung sehr überzeugt, wenn die Kostenfunktion für den am zweitnächsten ML-Kandidaten hoch ist. Doch wenn der zweitnächste Kandidat dicht an der Kostenfunktion für den Siegerkandidaten liegt, ist der Detektor von seiner Entscheidung nicht sehr überzeugt. Der Weicheingangs-Vorwärtskorrekturcodedetektor kann die Informationen verwenden, um bei der Umkehrung von Bitentscheidungen über Daten mit geringem Vertrauen zu helfen, wenn diese als wahrscheinlichkeitstheoretisch unrichtig erkannt werden. Somit ist ein ML-Detektor im Allgemeinen ein Empfänger, der einen Symbolkandidaten als den besten Kandidaten aus einem Satz aller möglichen Kandidaten auswählt und für jedes der empfangenen Symbole weiche Informationen erzeugt.
Da der ML-Detektor typischerweise mit Software ausgeführt wird, und da während einer Symbolperiode eine verhältnismäßig große Anzahl von Vergleichen (die erzeugte Kandidaten mit empfangenen Symbolen vergleichen) durchgeführt wird, wird die Verwendung eines ML-Detektors für Systeme mit einer verhältnismäßig hohen Informationsrate wie etwa Kommunikationssysteme, die dem 3GPP-Standard entsprechen, faktisch unpraktisch. Die Schwierigkeit bei der praktischen Verwendung eines ML- Detektors ist in MIMO-Systemen, bei denen die Anzahl der Kandidaten, die zur Durchführung der ML-Feststellung verwendet werden, mit einer exponentiellen Rate zunimmt, noch gesteigert. Selbst im Fall von 4 Sende/-Empfangsantennen, bei dem QPSK verwendet wird, kann die Software-Ausführung des ML-Detektors möglicherweise nicht fähig sein, die 256 Vergleiche ausreichend schnell durchzuführen, um die Verarbeitungsgeschwindigkeitsanforderungen des Kommunikationssystems zu erfüllen. In drahtlosen Kommunikationssystemen, die dem 3GPP-Standard entsprechen, macht insbesondere die erhöhte Rate, mit der Informationen in derartigen Systemen befördert werden, die Verwendung von ML-APP-Detektoren, die in Software ausgeführt sind, sogar noch unpraktischer. Für höhere Informationsraten werden während eines definierten Zeitraums mehr Symbole befördert, und ist somit die Menge der Zeit, die zur Verarbeitung eines Symbols verfügbar ist, entsprechend verringert. ML-APP-Detektoren, die in Software ausgeführt sind, verarbeiten Informationen mit Geschwindigkeiten, die Funktionen einer Prozessorgeschwindigkeit und von Verarbeitungsgeschwindigkeiten der Programmiersprache, die zur Programmierung des Prozessors verwendet wurde, sind.
Vikalo H et al.: "Low-complexity iterative detection and decoding of multi-antenna systems employing channel and space-time codes" Conference Record of the 36^th Asilomar Conference on Signals, Systems, & Computers, Pacific Groove, CA, 3. bis 6. November 2002, Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, New York, NY: IEEE, US, Band 1 von 2, CONF. 36, 3. November 2002 (3. 11. 2002), Seite 294-298, XP010638219 ISBN: 0-7803-7576-9, bespricht Mehrfachantennensysteme, die Raum-Zeit-Modulationsschemata einsetzen und Daten senden, die durch leistungsfähige Kanalcodes codiert sind. Decoder für derartige Codes benötigen wahrscheinlichkeitstheoretische (weiche) Informationen über gesendete Bits. Die Verfasser verwenden eine Abwandlung des Fin cke-Pohst-Algorithmus, um das Maximal-a-posteriori-Feststellungsproblem zu lösen und sich den weichen Informationen leistungsfähig anzunähern.
Kurzdarstellung der Erfindung
Eine Kommunikationsvorrichtung und ein Verfahren nach der Erfindung sind wie in den unabhängigen Ansprüchen bekannt gemacht. Bevorzugte Formen sind in den abhängigen Ansprüchen bekannt gemacht.
Die vorliegende Erfindung ist eine Kommunikationsvorrichtung, die einen Detektor umfasst, der mit mehreren Antennen gekoppelt ist. In einer Ausführungsform ist der Detektor ein ML-APP-Detektor. Der ML-APP-Detektor umfasst mindestens eine Hx-Einheit, die mit mindestens einer LLR(Log Likelihood Ratio, Protokollwahrscheinlichkeits)einheit gekoppelt ist. Die mindestens eine Hx-Einheit ist dazu gestaltet, einen besonderen Teil des Satzes aller möglichen Symbolkandidaten zu erzeugen, die durch ein Mehrfachantennensystem empfangen werden können, das ein Teil eines Kommunikationssystems ist. Die mindestens eine LLR-Einheit führt eine Kostenfunktionsanalyse durch, wobei sie jeden der Symbolkandidaten, der durch dies mindestens eine Hx-Einheit erzeugt wird, mit einem Symbol vergleicht, das von einem Kommunikationskanal des Kommunikationssystems empfangen wird. Wenn die Hx-Einheit einen besonderen Teil aller möglichen Kandidaten erzeugt hat, ist die mindestens eine LLR-Einheit fähig, durch Durchführen einer Umwandlungstätigkeit am gegenwärtig erzeugten Symbolkandidaten den Rest der möglichen Kandidaten zu erzeugen; auf diese Weise ist die mindestens eine LLR-Einheit fähig, eine Vergleichstätigkeit an allen möglichen Symbolkandidaten für das bestimmte Modulationsschema durchzuführen. Die mindestens eine LLR-Einheit wählt den Kandidaten, der die niedrigste Kostenfunktion ergibt, als den besten Kandidaten aus. Die Menge der Zeit, die verwendet wird, um alle Vergleichstätigkeiten zur Auswahl des besten Kandidaten durchzuführen, wird als der Berechnungszeitraum bezeichnet. Daher ist die mindestens eine LLR-Einheit dann, wenn die mindestens eine Hx-Einheit einen besonderen Teil des Satzes aller möglichen Symbolkandidaten erzeugt, fähig, eine Umwandlungstätigkeit an den erzeugten Symbolkandidaten durchzuführen, um den Rest des Satzes aller möglichen Symbolkandidaten zu erzeugen, was dem ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung gestattet, ein empfangenes Symbol innerhalb eines vordefinierten Zeitraums zu decodieren, der geringer als eine oder gleich einer Symbolperiode ist. Auf diese Weise ist der ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung fähig, empfangene Signale mit einer verhältnismäßig höheren Geschwindigkeit festzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt verschiedene Arten von Signalkonstellationen für unterschiedliche digitale Modulationsschemata dar.
2 stellt die Architektur des ML-APP-Detektors der vorliegenden Erfindung dar.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Erfindung ist eine Kommunikationsvorrichtung, die einen Detektor umfasst, der mit mindestens zwei Antennen gekoppelt ist. Die mindestens zwei Antennen oder mehreren Antennen können zum Beispiel bei einem MIMO-System ausgeführt sein. Der Detektor ist jeder beliebige Empfänger, der Symbole (d.h. Informationen) empfängt und die empfangenen Symbole decodiert. In einer Ausführungsform ist der Detektor ein ML-APP-Detektor. Der ML-APP-Detektor umfasst mindestens eine Hx-Einheit, die mit mindestens einer LLR(Protokollwahrscheinlichkeitsverhältnis)-Einheit gekoppelt ist. Die mindestens eine Hx-Einheit ist dazu gestaltet, einen besonderen Teil des Satzes aller möglichen Symbolkandi daten zu erzeugen, die durch ein Mehrfachantennensystem, das ein Teil eines Kommunikationssystems ist, empfangen werden können. Der besondere Teil ist jeder beliebige Untersatz aller möglichen Kandidaten (für ein bestimmtes Modulationsschema), aus dem unter Verwendung einer Umwandlungstätigkeit der Rest der möglichen Kandidaten erzeugt werden kann. Die Umwandlungstätigkeit ist eine Tätigkeit, die einen erzeugten Symbolkandidaten in einen anderen Symbolkandidaten umwandelt, der nicht erzeugt wurde. Die mindestens eine Hx-Einheit weist Zugriff auf eine Kanalmatrix, H, auf, die die Kommunikationskanäle des Kommunikationssystems, durch das die empfangenen Symbole befördert werden, beschreibt. Die mindestens eine Hx-Einheit kann durch Multiplizieren bestimmter einzelner Informationsmuster (z.B. Bitmuster, die durch eine Signalkonstellation definiert sind) mit der Kanalmatrix alle oder einen besonderen Teil aller möglichen Symbolkandidaten erzeugen. Die mindestens eine Hx-Einheit kann dann die erzeugten Symbole zu einer oder mehreren LLR-Einheiten ausstrahlen. Das Ausgangssignal der mindestens einen Hx-Einheit ist von den empfangenen Symbolen unabhängig und kann verwendet werden, um mehrere empfangene Symbole zu verarbeiten. Das heißt, die mindestens eine Hx-Einheit erzeugt einen sich wiederholenden Block von Symbolkandidaten, während die Symbole durch die LLR-Einheiten empfangen werden. Die LLR-Einheiten weisen Zugriff auf die mindestens eine Hx-Einheit auf und können an jedem beliebigen Punkt in der Erzeugung des sich wiederholenden Blocks von Symbolen mit dem Vergleichen ihrer empfangenen Symbole mit einem Symbolkandidaten, der durch die mindestens eine Hx-Einheit erzeugt wurde, beginnen. Schließlich wird jede LLR-Einheit ihr empfangenes Symbol mit allen möglichen Symbolkandidaten, die für das verwendete Modulationsschema durch die mindestens eine Hx-Einheit erzeugt werden können, verglichen haben.
Die mindestens eine LLR-Einheit führt eine Kostenfunk tionsanalyse durch, wobei sie ein empfangenes Symbol mit allen Symbolkandidaten des besonderen Teils, der durch die mindestens eine Hx-Einheit erzeugt und ausgestrahlt wird, vergleicht. Wenn die mindestens eine Hx-Einheit einen besonderen Teil des Satzes aller möglichen Kandidaten erzeugt hat, ist die mindestens eine LLR-Einheit außerdem fähig, durch Durchführen einer Umwandlungstätigkeit am gegenwärtig erzeugten Symbolkandidaten den Rest der möglichen Kandidaten zu erzeugen; auf diese Weise ist die mindestens eine LLR fähig, eine Vergleichstätigkeit an allen möglichen Symbolkandidaten durchzuführen. Das empfangene Symbol wird als r bezeichnet, und die möglichen Symbolkandidaten werden als Hx bezeichnet, wobei H die Kanalmatrix ist, und x ein Vektor von bestimmten Informationssymbolen ist, die von jeder Sendeantenne gesendet werden. Der Vektor ist eine Verkettung von Konstellationspunkten für jede Sendeantenne, wobei die Konstellationspunkte aus den Bitmustern gewählt werden. Der Vergleich kann auf verschiedenste Weisen vorgenommen werden. In einer Ausführungsform wird der Vergleich durch Durchführen einer Tätigkeit des Mittleren Quadratischen Fehlers (Mean Squared Error, MSE) zwischen dem empfangenen Symbol und dem erzeugten Symbol ausgeführt, d.h., |r – Hx|². Das Ergebnis der Vergleichstätigkeit wird als Kostenfunktion, J, bezeichnet; d.h., J = |r – Hx|². Nachdem alle möglichen Symbolkandidaten mit dem empfangenen Symbol verglichen wurden, wählt die mindestens eine LLR-Einheit den Kandidaten, der die kleinste Kostenfunktion ergibt, als den besten Kandidaten aus. Die mindestens eine LLR-Einheit erzeugt auch weiche Informationen über den ausgewählten Kandidaten und gibt diese Informationen zusammen mit dem ausgewählten Kandidaten an einen APP-Decoder weiter. Die Menge an Zeit, die verwendet wird, um alle Vergleichstätigkeiten zur Auswahl des besten Kandidaten und zur Erzeugung der weichen Informationen durchzuführen, wird als der Berechnungszeitraum bezeichnet. Der ausgewählte Kandidat wird dann unter Verwendung wohlbekannter Kanaldecodierungs- und Fehlerkor rekturdecodierungstechniken weiter decodiert. Da die mindestens eine Hx-Einheit fähig ist, einen besonderen Teil des Satzes aller möglichen Symbolkandidaten zu erzeugen, ist die mindestens eine LLR-Einheit daher fähig, eine Umwandlungstätigkeit an den erzeugten Symbolkandidaten durchzuführen, um den Rest des Satzes aller möglichen Symbolkandidaten zu erzeugen, was dem ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung gestattet, ein empfangenes Symbol innerhalb eines vordefinierten Zeitraums zu decodieren, der geringer als eine oder gleich einer Symbolperiode ist. Wenn im Detektor mehr als eine LLR-Einheit verwendet wird, kann die Decodierung für jede LLR-Einheit auf ein Mehrfaches einer Symbolperiode festgesetzt werden (d.h., 2 LLR-Einheiten, die jeweils mit dem Doppelten der Symbolperiode decodieren). Der definierte Zeitraum ist als die Periode eines Takts, der im ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eingerichtet. Auf diese Weise ist der ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung fähig, empfangene Symbole mit einer verhältnismäßig viel höheren Rate festzustellen. Der definierte Zeitraum ist als die Periode eines Takts oder ein Mehrfaches der Periode des Takts, der im ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eingerichtet.
Unter Bezugnahme auf 2 ist der ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung gezeigt. Es sollte bemerkt werden, dass der ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung im Kontext eines drahtlosen Kommunikationssystems beschrieben wird, das ein 4 × 4-MIMO-Antennensystem verwendet, welches Informationen unter Verwendung der QPSK-Modulation über Kommunikationskanäle eines Kommunikationssystems befördert, das dem vorgeschlagenen 3GGP-HSDPA-Standard entspricht. Man wird jedoch wohl verstehen, dass die Verwendung des ML-APP-Detektors der vorliegenden Erfindung sicherlich nicht auf ein bestimmtes Kommunikationssystem mit einem bestimmten digitalen Modulationsschema beschränkt ist, und nicht auf irgendeine bestimmte Taktfrequenz beschränkt ist. Die Taktfrequenz, die für den bestimmten gezeigten ML-Detektor verwendet wird, ist 122,88 MHz. Das Taktsignal (nicht gezeigt) wird an die verschiedenen Vorrichtungen des in 2 gezeigten ML-APP-Detektors der vorliegenden Erfindung angelegt. Außerdem kann der ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung in Systemen mit jeder beliebigen mehrfachen Anzahl von Sende- und/oder Empfangsantennen verwendet werden. Das drahtlose Kommunikationssystem, in dem der ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ein Codemultiplexzugriffs(Code Division Multiple Access, CDMA)-System, ein Frequenzmultiplexzugriffs(Frequency Division Multiple Access, FDMA)-System, ein Zeitmultiplexzugriffs(Time Division Multiple Access, TDMA)-System, Orthogonalfrequenzbereichsmultiplexierung (Orthogonal Frequency Domain Multiplexing, OFDM) oder jede beliebige andere Art von drahtlosem Kommunikationssystem einschließlich Systemen, die aus verschiedenen Kombinationen dieser unterschiedlichen Arten von drahtlosen Kommunikationssystemen gebildet sind, sein. Außerdem kann der ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung in Drahtleitungs-Kommunikationssystemen verwendet werden.
Der ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung ist mit einem MIMO-System (nicht gezeigt) mit 4 Antennen gekoppelt, das verwendet wird, um Symbole zu empfangen, die durch ein anderes MIMO-System mit 4 Antennen gesendet werden. Da es 4 Sendeantennen gibt, die Informationen zu 4 Empfangsantennen senden, kann jede Empfangsantenne Symbole von einer oder von allen 4 Sendeantennen empfangen. Daher gibt es 16 mögliche Übertragungswege zwischen den 4 Sendeantennen und den 4 Empfangsantennen. Die 16 möglichen Wege sind durch eine 4 × 4-Kanalmatrix, H, beschrieben, deren Werte in der Vorrichtung 100 gespeichert sind. Im Allgemeinen weist die mindestens eine Hx-Einheit Zugriff auf eine M×N-Kanalmatrix auf, die L mögliche Kommunikationswege eines drahtlosen Kommunikationssystems beschreibt, das ein digitales Modulationsschema verwendet, um Symbole zu befördern, wobei M, N und L ganze Zahlen gleich 2 oder größer sind, und L das arithmetische Produkt von M und N ist. Im oben gegebenen Beispiel ist M = N = 4, und L = 16, entspricht das Kommunikationssystem 3GPP, und ist das digitale Modulationsschema QPSK.
Die Vorrichtung 100 kann zum Beispiel eine Datenbank oder ein mit jedem beliebigen bekannten Medium (z.B. Magnetplatte, optischer Speicher, Halbleiterspeicher) ausgeführter Speicherblock sein. Die Werte der Kanalmatrix, H, werden durch Messen verschiedenster Parameter eines Bezugssignals wie etwa eines Pilotsignals erhalten. Nachdem ein definierter Zeitraum vergangen ist, wird die Kanalmatrix aktualisiert; der Zeitraum, der zur Aktualisierung der Kanalmatrix verwendet wird, kann mit einer ausreichenden Rate eingerichtet werden, um Veränderungen im Kanal zu verfolgen. Die Hx-Einheit 102 weist über einen Weg 118 Zugriff auf die Kanalmatrixwerte auf. Es sollte bemerkt werden, dass hier eine Hx-Einheit gezeigt ist; der ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung kann jedoch mehrere Hx-Einheiten aufweisen, wobei Q Hx-Einheiten verwendet werden, wobei Q eine ganze Zahl gleich oder größer als 1 ist. Falls es Q Hx-Einheiten gibt, ist jede Hx-Einheit mit allen der LLR-Einheiten gekoppelt; die Hx-Einheiten sind daher in einer parallelen Weise mit den LLR-Einheiten gekoppelt. Die Hx-Einheit 102 verfügt auch über Zugriff auf Informationsmuster, die alle möglichen Permutationen von Informationsmustern darstellen, die gesendet werden können; dies ist durch die in 1 gezeigte QPSK-Konstellation gezeigt. Für einen Fall von 4 × 4 werden gleichzeitig vier Signalkonstellationen gesendet, was zu einem 8-Bit Vektor b führt, da jede Antenne zu einer Zeit 2 Bits senden kann, wobei alle Möglichkeiten dieser beiden Bits durch die QPSK-Signalkonstellation in 1 dargestellt sind. Mit anderen Worten können während einer Symbolperiode insgesamt 8 Bits empfangen werden, da es 4 Sendeantennen gibt und jede der 4 Antennen während einer Symbolperiode mit QPSK-Modulation 2 Bits von Informationen senden kann. Somit gibt es für 8 Bits 256 (d.h., 2⁸) mögliche Kombinationen. Die Hx-Einheit 102 kann die 256 Sendebitmuster verwenden, um jedes Muster mit der Kanalmatrix, H, zu multiplizieren. Im Besonderen ist jedes 8-Bit-Muster als ein 4 × 1-Sendevektor von komplexen Zahlen dargestellt. Der 4 × 1-Symbolkandidatenvektor wird durch Multiplizieren der 4 × 4-Kanalmatrix mit dem 4 × 1-Senevektor erzeugt. Jeder erzeugte Symbolkandidat wird zu K LLR-Einheiten ausgestrahlt, wobei K eine ganze Zahl gleich oder größer als 1 ist, und K gleich Q sein kann, aber nicht notwendigerweise gleich Q ist. Die erzeugten Symbolkandidaten werden via den Weg 112 und das Hx-Register 130, das ein Zwischenspeicher ist, der einen oder mehrere erzeugte Symbolkandidaten) hält, bis dieser) Kandidaten) zu einer LLR-Einheit übertragen wird bzw. werden, die zur Verarbeitung des Kandidaten bereit ist, über den Weg 120 ausgestrahlt.
Unter Verwendung eines Zählers 128 kann die Hx-Einheit 102 alle oder einen besonderen Teil aller möglichen Symbolkandidaten für das 4 × 4-Antennensystem erzeugen, das Informationen unter Verwendung der QPSK-Modulation befördert. Der Zähler 128 ist ein M-Bit-Zähler – wobei M gleich 8 oder weniger ist (d.h., im Allgemeinen ist M eine ganze Zahl, die der Gesamtanzahl von Bits im Sendevektor gleich oder geringer als diese ist) – der die Sendebitmuster oder einen Untersatz der Sendebitmuster erzeugt. Die Hx-Einheit 102 weist über den Weg 110 Zugriff auf die erzeugten Bitmuster auf. Wenn durch den Zähler 128 nicht alle der möglichen 256 Bitmuster erzeugt werden, erzeugt der Zähler 128, der ein Beispiel für einen Sendebitmustergenerator ist, einen besonderen Teil der Sendebitmuster. Anstelle des Zählers 128 können andere wohlbekannte Bitmustergeneratorschaltkreise verwendet werden. Die Hx-Einheit 102 multipliziert jedes erzeugte Bitmuster mit der Matrix, um einen besonderen Teil der Symbolkandidaten zu erzeugen, und strahlt sie zu LLR1 bis LLR K aus. Der Zähler 128 stellt die erzeugten Bitmuster (über den Weg 126) ebenfalls den LLR-Einheiten bereit, um den LLR-Einheiten zu gestatten, zu bestimmen, welches bestimmte Symbol durch die Hx-Einheit 102 erzeugt wird. Der besondere Teil ist ein Untersatz aller möglichen Permutationen einer M-Bit-Gruppierung (für M = 8, 256 Permutationen oder 2^M), aus der der Rest der Permutationen durch eine LLR-Einheit durch eine Umwandlungstätigkeit erhalten wird. Zum Beispiel kann durch die Hx-Einheit 102 für M = 8 ein besonderer Teil erzeugt werden, der 128 Symbolkandidaten enthält. Die Umwandlungstätigkeit kann eine Negation der 128 erzeugten Symbolkandidaten sein. Wenn der Zähler 128 dazu programmiert ist, einen Untersatz aller möglichen Muster zu erzeugen, erzeugt die Hx-Einheit 102 einen besonderen Teil der Symbolkandidaten. Der besondere Teil kann zum Beispiel einige der Punkte in der QPSK-Konstellation darstellen, wobei die Restpunkte durch Drehung um 180° von den erzeugten Punkten erhalten werden können; in einem solchen Fall würde die Umwandlungstätigkeit die Negationstätigkeit sein. Wenn Hx₀ ein Symbolkandidat ist, wobei x₀ ein Bitmuster von einem besonderen Teil ist, der einen Satz von 128 Kandidaten umfasst, kann somit ein zweiter Symbolkandidat Hx₁ berechnet werden, wobei Hx₁ = –Hx₀, d.h., x₁ = –x₀ ist. Daher kann eine Hx-Einheit die ersten 128 Gruppierungen von 8 Bits verwenden, um aus einer derartigen Gruppierung die restlichen 128 Symbolkandidaten zu erzeugen; wobei die ersten 128 Symbolkandidaten den besonderen Teil darstellen. Daher kann eine LLR-Einheit nach der Übertragung jedes erzeugten Symbolkandidaten zur LLR-Einheit das Komplement (z.B. die Negation des Kandidaten) erzeugen, um einen anderen Symbolkandidaten zu schaffen; auf diese Weise müssen durch eine Hx-Einheit nur 128 der 256 Symbolkandidaten erzeugt werden; dies führt zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Betriebs des ML-APP-Detektors.
Die Negationstätigkeit ist ein Beispiel einer Umwandlungstätigkeit; andere Umwandlungstätigkeiten können verwendet werden, um Symbolkandidaten aus einem besonderen Teil aller möglichen Symbolkandidaten zu erzeugen. Da jedes der Bitmuster, die durch den Zähler 128 erzeugt werden, den LLR-Einheiten verfügbar gemacht wird, können die LLR-Einheiten diese Muster verwenden, um die Durchführung einer Umwandlungstätigkeit wie etwa einer Negation zu unterstützen. Um die Geschwindigkeit des Betriebs des ML-APP-Detektors der vorliegenden Erfindung weiter zu erhöhen, kann die mindestens eine Hx-Einheit gleichzeitig mehr als einen Symbolkandidaten ausstrahlen. In einem solchen Fall wird die Teilung der 256 Symbolkandidaten in 128 positive Kandidaten und 128 negative Kandidaten noch einmal durchgeführt, so dass die 128 positiven Kandidaten zu 2 Gruppen von 64 positiven Kandidaten werden, und die 128 negativen Kandidaten zu 2 Gruppen von 64 negativen Kandidaten werden. Die mindestens eine Hx-Einheit kann dann gleichzeitig 2 Symbolkandidaten aus dem positiven Satz ausstrahlen, und die LLR-Einheit kann daher durch Negieren der beiden empfangenen positiven Symbolkandidaten zwei zusätzliche Symbolkandidaten erzeugen.
Die LLR-Einheiten 104₁ bis 104_K vergleichen das empfangene Symbol, r, mit dem erzeugten Symbolkandidaten, um Kosten zu berechnen. Der Vergleich kann auf eine beliebige von mehreren Weisen durchgeführt werden. Zum Beispiel können die Kosten, J, der Mittlere Quadratische Fehler MSE zwischen dem empfangenen Symbol, r, und einem erzeugten Symbol sein, d.h., J = |r – Hx|². Die Kosten können auch unter Verwendung des Mittleren Absoluten Fehlers (Mean Absolute Error, MAE) zwischen dem empfangenen Symbol und einem erzeugten Symbol berechnet werden. Wenn der MAE verwendet wird, ist die Kostenfunktion J = |r – Hx|. Die LLR-Einheiten 104₁ bis 104_K vergleichen ein empfangenes Symbol, r, mit erzeugten Symbolkandidaten, die von der Hx-Einheit 102 übertragen werden, und vergleichen das empfangene Symbol auch mit Symbolkandidaten, die durch Durchführen einer Umwandlungstätigkeit an den Symbolkandidaten, die von der Hx- Einheit 102 übertragen werden, erzeugt werden. Wenn der besondere Teil 128 Symbolkandidaten umfasst, führen die LLR-Einheiten daher zwei Vergleiche pro Symbolkandidaten, der von einer Hx-Einheit übertragen wird, durch. Wenn von der Hx-Einheit gleichzeitig 2 Symbolkandidaten übertragen werden, führen die LLR-Einheiten 4 Vergleiche pro 2 Symbolkandidaten, die von der Hx-Einheit übertragen werden, durch.
Jedes empfangene Symbol, r, wird zu einem Register 106₁ bis 106_K übertragen, das mit einer LLR-Einheit verbunden ist, die bereit ist, dieses empfangene Symbol zu verarbeiten. Die Register speichern das empfangene Symbol zeitweilig und übertragen das empfangene Symbol zur richtigen Zeit (die nachstehend besprochen werden wird) über den Weg 122 zu ihrer zugehörigen LLR-Einheit 104. Die Register 106₁ bis 106_K können als Zwischenspeicherstellen oder Speicherstellen ausgeführt sein. Ein Register 106 überträgt das empfangene Symbol, r, zu seiner zugehörigen LLR-Einheit, wenn die LLR-Einheit "verfügbar" ist. Jede LLR-Einheit weist vier Betriebsarten auf: (1) "verfügbar", (2) "im Einsatz", (3) "erledigt" und (4) "nicht verfügbar". Die Betriebsart "verfügbar" bedeutet, dass die LLR-Einheit bereit ist, ein empfangenes Symbol von den Empfangsantennen anzunehmen und mit dem Vergleichen des empfangenen Symbols mit den Symbolkandidaten, die von der Hx-Einheit strömen, zu beginnen. Die Betriebsart "im Einsatz" bedeutet, dass die LLR-Einheit ein empfangenes Symbol, r, gespeichert hat und dabei ist, einzelne oder mehrere Kosten für alle möglichen Kandidaten aus der Hx-Einheit zu berechnen. In der Betriebsart "im Einsatz" nimmt eine LLR-Einheit keinerlei empfangene Symbole mehr an. Die Betriebsart "im Einsatz" dauert an, bis die LLR-Einheit alle möglichen Symbolkandidaten beobachtet hat. Die Betriebsart "erledigt" bedeutet, dass eine LLR-Einheit "im Einsatz" ihre Berechnungen abgeschlossen und den ausgewählten Kandidaten und alle Bitwahrscheinlichkeiten zum Puffer 108 übertragen hat. Der Puffer 108 ist eine Zwischenspeichervorrichtung, die die weichen Informationen und die ausgewählten Kandidaten über den Weg 116 zu einem APP-Decoder übertragt. Die Betriebsart "nicht verfügbar" besteht dann, wenn die LLR-Einheit alle ihre Beobachtungen von Symbolkandidaten abgeschlossen hat, aber noch die Bitwahrscheinlichkeiten zum Puffer 108 übertragen muss.
Die LLR-Einheiten 104₁ bis 104_K weisen mehrere Speicherstellen auf, worin die gesamten Minimalkosten für jede Bitposition im empfangenen Wort (für jedes Bit sowohl "0" als auch "1"-Kombinationen) gespeichert werden. Zum Beispiel würde die LLR-Einheit bei einem 4 × 4-System, das die QPSK-Modulation verwendet, 16 Kosten speichern – 8 Kosten, die Minimalkosten für jede der 8 Bitpositionen darstellen, wenn die Symbolkandidatenbits eine "0" sind, und 8 Kosten, die Minimalkosten für jede der 8 Bitpositionen darstellen, wenn die Symbolkandidatenbits eine "1" sind. Um das Protokollwahrscheinlichkeitsausgangssignal für jedes Bit zuzuteilen, subtrahiert die LLR-Einheit die Minimalkosten für ein bestimmtes Bit "0" von den Minimalkosten für dieses Bit "1" und meldet sie diesen Wert als das Protokollwahrscheinlichkeitsergebnis; bei diesem Protokollwahrscheinlichkeitsergebnis handelt es sich um die weichen Informationen, die im anschließenden Decodierungsvorgang verwendet werden. Dieser Vorgang wird für jedes Bit im möglichen empfangenen Vektor wiederholt (d.h., 8 Mal für eine 4 × 4-QPSK). Die ausgewählten Symbolkandidaten und ihre zugehörigen Protokollwahrscheinlichkeitswerte (d.h., die weichen Informationen) werden von den LLR-Einheiten über Wege 124₁ bis 124_K zum Puffer 108 übertragen. Somit wählt eine LLR-Einheit nicht nur den Symbolkandidaten mit den niedrigsten Kosten aus, sondern erzeugt sie auch weiche Informationen, die mit dem ausgewählten Kandidaten verbunden sind. Während der Übertragung ist eine LLR-Einheit "nicht verfügbar", was bedeutet, dass die LLR-Einheit während dieser Zeit keinen Symbolkandi daten oder kein empfangenes Symbol, r, empfangen kann. Sobald die Übertragung abgeschlossen ist, sendet der Puffer 108 Rückstellsignale über Wege 124₁ bis 124_K , um die Betriebsart der LLR-Einheiten auf "verfügbar" zu stellen. Es sollte bemerkt werden, dass die Verarbeitung, die durch die LLR-Einheiten durchgeführt wird, versetzt sein kann; somit müssen alle LLR-Einheiten ihre Verarbeitung nicht zur gleichen Zeit abschließen oder beginnen. Die Kanaldecodierung und die Fehlerkorrekturdecodierung wird mit Hilfe der weichen Informationen – über den ausgewählten Kandidaten –, die während ihrer Vergleichstätigkeiten durch die LLR-Einheiten erzeugt werden, durchgeführt.
Die Tätigkeiten, die durch die Hx-Einheit 102, die LLR-Einheiten 104₁ bis 104_K , die Register für empfangene Symbole 106₁ bis 106_K , den Zähler 128, das Hx-Register 130, die Kanalschätzungsvorrichtung 100, und den Puffer 108 durchgeführt werden, sind mit dem Taktsignal (nicht gezeigt) synchronisiert. Das Taktsignal wird gewöhnlich von einem Schwingkreis (nicht gezeigt) erzeugt, der ein periodisches Signal mit einer bestimmten Frequenz erzeugt. Ein empfangenes Symbol wird während eines Taktzyklus von einem Register 106 übertragen, doch kann der ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung – wie vorher besprochen – seine Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöhen, wenn in einem Taktzeitraum zwei Symbolkandidaten (oder mehr) zu der mindestens einen LLR-Einheit übertragen werden, wodurch die Verarbeitungsgeschwindigkeit verdoppelt wird. Für den oben besprochenen Fall, bei dem eine QPSK-Modulation verwendet wird, können zwei LLR-Einheiten in einer versetzten Weise verwendet werden, wodurch der ML-APP-Detektor alle 32 Taktzyklen Symbole erhält, wodurch eine LLR-Einheit 64 Taktzyklen benötigt, um parallel 4 Symbolkandidaten zu verarbeiten. Wenn die beiden LLR-Einheiten parallel verwendet werden, kann der ML-APP-Detektor nach wie vor alle 32 Taktzyklen für jeden ankommenden Satz von Symbolen Bitwahrscheinlichkeiten erzeugen. Im Allgemeinen können mindestens W J LLR-Einheiten vorhanden sein, die in einer versetzten Weise tätig sind, wobei W eine ganze Zahl und gleich V/U ist, wobei V die Anzahl der Taktzyklen angibt, die während einer Umwandlungstätigkeit durch die LLR-Einheit verstreichen, und U eine ganze Zahl ist, die der Anzahl der Taktzyklen, die während des Empfangs von Symbolen durch die LLR-Einheiten verstreichen, gleich ist. Daher ist für das oben gegebene Beispiel V = 64, U = 32 und W = 2.
In einer anderen Ausführungsform des ML-APP-Detektors der vorliegenden Erfindung kann nur eine Hx-Einheit verwendet werden, um mehreren LLR-Einheiten Symbolkandidaten bereitzustellen. Wenn durch eine Hx-Einheit pro Taktzyklus mehr als ein Symbolkandidat erzeugt wird (wie etwa 4 Symbolkandidaten pro Taktzyklus), können die LLR-Einheiten einen Fünfweg-Vergleichsschaltkreis verwenden, um auf Basis der gespeicherten Minimalkosten für frühere Symbolkandidaten und der Kosten für die 4 empfangenen Symbolkandidaten von der Hx-Einheit Minimalkosten zu berechnen. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die LLR-Einheiten dazu gestalten sein, die weichen Informationen, die sie erzeugt haben, zu verwenden, um für jede der Bitpositionen des ausgewählten Symbolkandidaten harte Entscheidungswerte zu melden. Der harte Entscheidungswert ist ein abgeschlossener Wert (entweder ein "0"- oder ein "1"-Bit), der mit vernünftiger Sicherheit und auf Basis der weichen Informationen bestimmt ist. In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet die mindestens eine Hx-Einheit die Symbolkandidaten und speichert sie einen oder mehrere der möglichen Symbolkandidaten im Hx-Register 130. Anschließend werden die Werte vom Hx-Register 130 den LLR-Einheiten bereitgestellt, solange sich die H-Matrix nicht ändert. Daher besteht keine Notwendigkeit zur Berechnung von Symbolkandidaten (d.h., Hx-Werten), solange sich die H-Matrix nicht ändert.
Um das Verfahren der vorliegenden Erfindung, wie es durch den oben beschriebenen ML-APP-Detektor durchgeführt wird, zusammenzufassen, ist daher der erste Schritt das Empfangen eines Symbols, das über einen Kommunikationskanal eines Kommunikationssystems befördert (d.h., gesendet und/oder empfangen) wird. Das empfangene Symbol wird in einem Register für empfangene Symbole (z.B. Register 106₁ bis Register 106_K ) gespeichert. Dann wird durch die Hx-Einheit ein besonderer Teil des Satzes aller möglichen Symbolkandidaten erzeugt. Es sollte hier bemerkt werden, dass der besondere Teilsatz von Symbolkandidaten vor oder nach dem Empfang des Symbols erzeugt werden kann. Der besondere Teilsatz von Symbolkandidaten, der zeitweilig im Hx-Register 130 gespeichert wird, wird zusammen mit dem empfangenen Symbol zu einer LLR-Einheit, die verfügbar ist, übertragen. Die LLR-Einheit führt eine Umwandlungstätigkeit an den Symbolkandidaten des besonderen Teilsatzes durch, um die verbleibenden Symbolkandidaten zu erzeugen. An diesem Punkt führt die LLR-Einheit mit einem vollen Satz aller möglichen Symbolkandidaten (für ein bestimmtes Modulationsschema) eine Vergleichstätigkeit zwischen dem empfangenen Symbol und den erzeugten Symbolkandidaten durch, um für jeden Symbolkandidaten Kosten zu berechnen. Die LLR-Einheit wählt dann den Symbolkandidaten, der die niedrigsten Kosten ergibt, als das festgestellte Symbol.
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Anzahl der LLR-Einheiten, die benötigt wird, um den Durchsatz für einen vorgeschlagenen HSDPA, der eine Taktfrequenz von 122,88 MHz und einen Symboldurchsatz von 2,4 MSymbolen/Sekunde pro Antenne verwendet, aufrechtzuerhalten. Es ist wichtig, zu bemerken, dass mit einer Anzahl von parallelen Hx-Einheiten gleich 4 nur 2 LLR-Einheiten benötigt werden, um den gesamten benötigten Durchsatz für alle Fälle außer 8PSK und 16QAM mit 4 Sendeantennen aufrechtzuerhalten. Ein 8PSK-System mit 4 Sendeantennen erhöht die Anzahl der LLR-Einheiten auf bis zu 20 und 16QAM mit 4 Antennen erhöht die Anzahl der LLR-Einheiten weiter auf 320.
Tabelle 1: Anzahl der LLR-Einheiten, die für den gewünschten Durchsatz benötigt werde
Ein Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, wird leicht verstehen, dass der ML-APP-Detektor der vorliegenden Erfindung mit einem digitalen Logikschaltungsaufbau und/oder einem analogen Schaltungsaufbau unter Verwendung von Halbleiter-, optischer oder elektrooptischer Technologie ausgeführt werden kann.

Claims

Kommunikationsvorrichtung, die einen Maximal-a-posteriori-Wahrscheinlichkeitsdetektor umfasst, umfassend: eine Einheit (102), die dazu gestaltet ist, Symbolkandidaten zu erzeugen, die ein besonderer Teil des Satzes aller möglichen Symbolkandidaten sind, die durch ein Mehrfachantennensystem für ein besonderes Modulationsschema empfangen werden können; und die erzeugten Symbolkandidaten zu mindestens einer Protokollwahrscheinlichkeitsverhältniseinheit zu senden; und mindestens eine Protokollwahrscheinlichkeitsverhältniseinheit, die dazu gestaltet ist, an den erzeugten Symbolkandidaten eine Umwandlungstätigkeit durchzuführen, um die verbleibenden aller möglichen Symbolkandidaten für das besondere Modulationsschema zu erzeugen; und durch Vergleichen der Symbole, die von mehreren Antennen empfangen wurden, mit allen der möglichen Symbolkandidaten die Kostenfunktion zu berechnen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Maximal-a-posteriori-Wahrscheinlichkeitsdetektor ferner mindestens eine Hx-Einheit (102) umfasst, die mit der mindestens einen Protokollwahrscheinlichkeitsverhältniseinheit (104) gekoppelt ist, und wobei die mindestens eine Hx-Einheit (102) dazu gestaltet ist, alle der Symbolkandidaten zu erzeugen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Protokollwahrscheinlichkeitsverhältniseinheit (104) vier Betriebsarten aufweist, die eine Verfügbar-Betriebsart, eine Nichtverfügbar-Betriebsart und eine Erledigt-Betriebsart umfassen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Register (130), das mit jeder der mindestens einen Protokollwahrscheinlichkeitsverhältniseinheit (104) gekoppelt ist, und in welchem Register (130) das empfangene Symbol zeitweilig gespeichert wird.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Protokollwahrscheinlichkeitsverhältniseinheit (104) für jede Bitposition des ausgewählten Symbolkandidaten harte Entscheidungswerte bestimmt, wobei diese harten Entscheidungswerte auf weichen Informationen beruhen, die dem ausgewählten Symbolkandidaten zugehörig sind, welche weichen Informationen durch mindestens eine Protokollwahrscheinlichkeitsverhältniseinheit (104) erzeugt werden.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Maximal-a-posteriori-Wahrscheinlichkeitsdetektor ferner mindestens eine Hx-Einheit (102) umfasst, die mit der mindestens einen Protokollwahrscheinlichkeitsverhältniseinheit gekoppelt ist, und wobei die mindestens eine Hx-Einheit (102) dazu gestaltet ist, mindestens den besonderen Teilsatz der möglichen Symbolkandidaten zu erzeugen.
Verfahren zur Feststellung eines empfangenen Symbols in einer Kommunikationsvorrichtung, die einen Maximal-a-posteriori-Wahrscheinlichkeitsdetektor umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen von Symbolkandidaten, die ein besonderer Teil des Satzes aller möglichen Symbolkandidaten sind, die durch ein Mehrfachantennensystem für ein besonderes Modulationsschema empfangen werden können; Senden der erzeugten Symbolkandidaten zur mindestens einen Protokollwahrscheinlichkeitsverhältniseinheit (104); Durchführen einer Umwandlungstätigkeit durch die Protokollwahrscheinlichkeitsverhältniseinheit an den erzeugten Symbolkandidaten, um die verbleibenden aller möglichen Symbolkandidaten für das besondere Modulationsschema zu erzeugen; und Berechnen einer Kostenfunktion durch die Protokollwahrscheinlichkeitsverhältniseinheit durch Vergleichen der Symbole, die von mehreren Antennen empfangen wurden, mit allen der möglichen Symbolkandidaten.
Verfahren nach Anspruch 7, umfassend: Auswählen des Symbolkandidaten, der die niedrigste Kostenfunktion ergibt, als das festgestellte empfangene Symbol.