利用HARQ和/或重复编码的MIMO系统的符号级组合技术方案

提供了用于在多输入多输出（ＭＩＭＯ）系统中对信号向量解码的系统和方法，其中在该系统中，接收器从同一发送向量接收到一个或多个信号向量。对接收信号向量的符号进行组合，从而形成可以被视为单个接收信号向量的组合接收信号向量。组合信号向量随后被利用最大似然性解码器解码。在某些实施例中，可以在解码之前对组合接收信号向量进行处理。还提供了用于基于解码度量由组合信号向量计算软信息的系统和方法。可以从关键路径中提取出计算密集的计算，并将其实现在预处理器和／或后处理器中。一个实施例考虑了利用Ｃｈｏｌｅｓｋｙ分解或度量的因子分解的ＭＩＭＯＨＡＲＱ接收。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在多输入多输出(MIMO)数据传输或存储系统中对所接收的信号向量进行解码的技术，在该系统中，接收器可能接收到同一发送信号向量的多个实例(instance)。
技术介绍
在数据传输或存储系统中，希望在目的地处准确接收到经常被划分为分组的信息。位于源处或者靠近源的发送器经由信号或信号向量发送由源提供的信息。位于目的地处或者靠近目的地的接收器处理由发送器发送的信号。发送器和接收器之间的介质或媒介(信息通过该介质或媒介被发送)可能破坏该信号，从而使得接收器不能正确地重构所发送的信息。因此，给定传输介质，通过对发送器和接收器以及它们各自的组件进行仔细的设计，获得了足够的可靠性。存在许多用于设计发送器和接收器的策略。当信道特性己知时，发送器和接收器经常实现诸如发送器预编码器和接收器均衡器之类的信号处理技术，以减小或去除由信道引起的影响并有效地恢复所发送的信号。符号间干扰(ISI)是可利用信号处理近似消除的信道影响的一个示例。然而，并不是所有的信号破坏的来源都是由诸如ISI之类的确定性来源引起的。诸如噪声源之类的非确定性来源也可能影响信号。由于噪声和其他因素，信号处理技术可能不能完全有效地消除信道对信号的不利影响。因此，设计者经常在数据流中添加冗余以校正在传输期间发生的错误。添加到数据流的冗余是基于纠错码确定的，纠错码是另一个设计变量。常见的纠错码包括Reed-Solomon码和Golay码。一种实现代码的直接方式是使用正向纠错(FEC)。发送器根据一种纠错码对数据进行编码并且发送经编码的信息。在接收到该数据后，接收器利用相同纠错码对数据进行解码，从而理想地消除了任何错误。因此，解码在下文中指一种用于以任何合适的形式产生对所发送序列的估计的方法(例如，二进制序列、概率序列，等等)。另一种实现纠错码的方式是使用自动重复请求(ARQ)。与FEC不同，ARQ机制使用检错码而不是纠错码。ARQ发送器基于诸如循环冗余校验(CRC)码之类的检错码来对数据进行编码。在基于检错码对数据解码之后，如果检测到错误，则接收器向发送器发送重发该码字的请求。因而，ARQ协议需要用于从发送器到接收器的通信的正向信道和用于从接收器到发送器的通信的反向信道。最终，除非在数据分组中不再检测到错误，否则接收器将不会接受数据分组。最后，FEC和ARQ可以被组合为己知的混合自动重复请求(HARQ)。至少有三种标准的HARQ协议。HARQ I型一般使用既能够纠错又能够检错的代码。例如，可以通过首先利用检错码(例如CRC代码)保护消息，然后进一步利用纠错码(例如Reed-Solomon、 Golay、巻积、turbo或者低密度奇偶校验(LDPC)码)对经CRC保护的消息进行编码，来构造码字。当接收器接收到这种代码时，其首先通过对纠错码解码来尝试FEC。如果在检错之后仍然存在错误，则接收器将请求该分组的重发。否则，其接受所接收的向量。HARQ II型和III型不同于HARQ I型，因为在分组重发时发送的数据与最初发送的数据不相同。HARQ II型和III型在后续重发中采用递增冗余。也就是说，第一次发送使用具有低冗余度的代码。代码的码率被定义为向量中携带信息的比特的比例，并且是用于确定信息的吞吐量的度量。因此，用于分组的第一次发送的低冗余度代码具有高的码率或吞吐量，但是在纠错方面能力不够。如果在第一次分组中检测到错误，则第二次发送被用于增加代码的冗余度，并且因此增加了代码的纠错能力。例如，如果第一次发送使用了具有0.80码率的代码，则重发可以添加足够的额外冗余度以将整体码率减小到0.70。代码的冗佘度可以通过发送额外的奇偶比特或者通过重发来自最初发送的比特的子集来增加。如果每次重发可以由其自身解码，则系统是HARQIII型。否则，系统是HARQII型。
技术实现思路
因此，公开了用于在多输入多输出系统中进行可靠发送的系统和方法，在该系统中，接收器从同一发送信号向量获得多个信号向量并且在解码之前对它们进行组合。 具有Nt个输出的发送器可以向接收器发送Nt维信号向量。具有K个输入的接收器可以接收与Nt维发送向量相对应的NJ隹信号向量。根据本专利技术的一方面，发送器根据某种协议向接收器多次发送同一信号向量。可使用的两种协议是HARQ I型和重复编码或者这两者的组合。对于ARQ或HARQ接收器而言，利用来自分组的多次发送的数据是有益的，因为即使是包含错误的分组也携带了关于所发送分组的某个量的信息。然而，由于系统复杂度(具体而言由于解码器复杂度)，许多实际的机制仅使用来自微小的固定数目的发送的数据。因此，本专利技术提供了用于有效地利用来自任意数目的所发送分组的信息的系统和方法，这种系统和方法不会显著地增加系统的复杂度。在本专利技术的一个实施例中，当接收器具有与同一发送信号向量相对应的N》1个接收信号向量时，接收器组合接收信号向量的符号。也就是说，接收器组合与公共发送信号向量的同一符号相对应的N个接收信号向量的符号。该技术被称为符号级组合。信号向量可以通过符号的加权加法来组合。在某些实施例中，权重可以被选择为最大化接收器处的信噪比，这种技术可被称为最大比率组合(MRC)。符号级组合产生了与公共发送信号向量相同的维度的组合信号向量。组合信号向量可以被建模为受某一信道(由组合信道响应矩阵表示)和某些噪声分量(称为组合噪声)影响的单个接收向量。组合噪声可以是也可以不是白噪声。也就是说，噪声可以具有也可以不具有具有平整功率谱密度的分布。如果组合噪声是白噪声，则组合信号分量可以被诸如最大似然性(ML)解码器之类的解码器直接解码。然而，在某些实施例中，组合接收信号向量的噪声并不是白噪声。在这些实施例中，组合信号向量可以被白化噪声的信号处理器处理。信号处理器可以使用从对组合信道矩阵进行操作的信道预处理器获得的信道信息。在处理了组合信号向量之后，经处理的组合向量可以被诸如ML解码器之类的解码器解码。ML解码器也可以使用从信道预处理器获得的信道1/2-在某些实施例信息。例如，由解码器计算的解码度量可以是中，信号处理器可以另外处理组合信号向量以降低系统的解码复杂度。在本专利技术的某些实施例中，信道预处理器可以执行组合信道矩阵的Cholesky因子分解。具体而言，如果组合信道矩阵为^，则预处理器可以将S分解为下三角矩阵L和上三角矩阵z;。为了白化利用MRC组合的组合信号向量的噪声，信号处理器可以将组合接收信号向量乘以丄-1。所得到的解码度量是l|Zr^w — x2'。因为r是上三角矩阵而不是诸如#之类的满矩阵，因此可以在相当程度上降低解码复杂度。根据本专利技术的另一方面，提供了用于基于解码度量对组合信号向量进行解码的解码策略。解码度量可以被因子分解为两部分1)可以是信道信息和x的函数的简化的解码度量(在确定了公共发送信号向量的情况下)，以及2)可以是信道信息的函数的修正子。例如，如果对于2输入2输出MIMO系统(也称为2X2系统)解码度量是l^-^w-xl12、则简化的解码度量可以由万￡，_复2)〖*义给出，而修正子可以由么厶出。简化的解码度量中的信道信息可以由预处理器计算。利用来自预处理器的信息和简化的解码度量，简化的LLR可以在基本与修正子相同的时刻计算。然后，简化的修正子和简化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在多输入多输出传输机制中对信号向量解码的方法，包括：　接收与公共发送信号向量相对应的多个信号向量，其中所接收的信号向量中的每一个与一个信道响应矩阵相关联；　将所接收的多个信号向量组合为组合接收信号向量；　将所述信道 响应矩阵组合为组合信道响应矩阵；以及　基于所述组合信道响应矩阵对所述组合接收信号向量进行解码。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-7-26 60/820,419;US 2006-8-14 60/822,294;US1.一种用于在多输入多输出传输机制中对信号向量解码的方法，包括接收与公共发送信号向量相对应的多个信号向量，其中所接收的信号向量中的每一个与一个信道响应矩阵相关联；将所接收的多个信号向量组合为组合接收信号向量；将所述信道响应矩阵组合为组合信道响应矩阵；以及基于所述组合信道响应矩阵对所述组合接收信号向量进行解码。2. 如权利要求1所述的方法，其中所接收的信号向量是利用重发协议 接收的。3. 如权利要求2所述的方法，其中所述重发协议是混合自动重复请求 (HARQ)协议。4. 如权利要求1所述的方法，还包括接收固定数目的信号向量。5. 如权利要求4所述的方法，其中所述固定数目的信号向量是利用重 复编码接收的。6. 如权利要求1所述的方法，其中所接收的信号向量的符号对应于信 号星座集。7. 如权利要求6所述的方法，其中所述信号星座集是基于正交幅度调 制的。8. 如权利要求1所述的方法，其中所接收的信号向量是编码数据或未 编码数据。9. 如权利要求1所述的方法，其中组合所接收的多个信号向量包括组 合所接收的信号向量的符号。10. 如权利要求9所述的方法，其中所接收的信号向量是通过加权加 法组合的。11. 如权利要求IO所述的方法，其中用于所述加权加法的权重被选择 为最大化信噪比。12. 如权利要求IO所述的方法，其中用于每个接收的信号向量i的权重是《*，即第i个信道响应矩阵的共扼转置。13. 如权利要求1所述的方法，其中解码包括最大似然性解码。14. 如权利要求13所述的方法，其中最大似然性解码包括计算对数似 然性比率。15. 如权利要求1所述的方法，其中所述多个信号向量是在不同时间间隔中接收的，并且组合所接收的信号向量包括组合在同一时间间隔中接 收的信号向量。16. 如权利要求15所述的方法，还包括存储与在第一间隔中接收的信号相对应的第一组合接收信号向量；以及将与在第二时间间隔中接收的信号相对应的第二组合接收信号向量与 所存储的第一组合接收信号向量相组合。17. 如权利要求16所述的方法，还包括通过覆写所述第一组合接收信 号向量来存储所述第二组合接收信号向量。18. 如权利要求15所述的方法，其中组合所述信道响应矩阵包括组合 与在同一时间间隔中接收的信号向量相关联的信道响应矩阵。19. 如权利要求18所述的方法，还包括存储与在第一间隔中接收的信号向量相对应的第一组合信道响应矩 阵；以及将与在第二时间间隔中接收的信号向量相对应的第二组合信道响应矩 阵与所存储的第一组合信道响应矩阵相组合。20. 如权利要求19所述的方法，还包括通过覆写所述第一组合信道响 应矩阵来存储所述第二组合信道响应矩阵。21. 如权利要求1所述的方法，还包括对所述组合信道响应矩阵进行 预处理。22. 如权利要求21所述的方法，其中预处理包括确定#-1/2，其中S是 组合信道响应矩阵。23. 如权利要求22所述的方法，其中预处理还包括对#_1/2执行QR分解。24. 如权利要求21所述的方法，其中预处理包括对所述组合信道响应 矩阵执行Cholesky因子分解。25. 如权利要求1所述的方法，还包括处理所述组合接收信号向量， 并且其中解码包括对经处理的组合接收信号向量进行解码。26. 如权利要求25所述的方法，其中处理所述组合接收信号向量包括 白化所述组合接收信号向量的噪声分量。27. 如权利要求26所述的方法，其中白化包括将所述组合接收信号向 量歹乘以#-1/2，其中^是所述组合信道响应矩阵。28. 如权利要求27所述的方法，其中解码包括计算解码度量 y'_S1/2x『。29. 如权利要求28所述的方法，其中计算所述解码度量包括计算30. 如权利要求27所述的方法，其中处理还包括将#-，乘以2'，其 中#-1/2 力'，并且其中解码包括计算解码度量||2^-1^^ -^||2 。31. 如权利要求26所述的方法，其中白化包括将所述组合接收信号向量乘以ZT1，其中^-ZZ'，并且其中解码包括计算解码度量 1l丄、-L、112.。32. —种用于在多输入多输出传输机制中对信号向量解码的系统，包括用于接收与公共发送信号向量相对应的多个信号向量的装置，其中所 接收的信号向量中的每一个与一个信道响应矩阵相关联；用于将所接收的多个信号向量组合为组合接收信号向量的装置； 用于将所述信道响应矩阵组合为组合信道响应矩阵的装置；以及 用于基于所述组合信道响应矩阵对所述组合接收信号向量进行解码的33. 如权利要求32所述的系统，其中所接收的信号向量是利用重发协 议接收的。34. 如权利要求33所述的系统，其中所述重发协议是混合自动重复请 求(HARQ)协议。35. 如权利要求32所述的系统，还包括用于接收固定数目的信号向量的装置。36. 如权利要求35所述的系统，其中所述固定数目的信号向量是利用 重复编码接收的。37. 如权利要求32所述的系统，其中所接收的信号向量的符号对应于 信号星座集。38. 如权利要求37所述的系统，其中所述信号星座集是基于正交幅度 调制的。39. 如权利要求32所述的系统，其中所接收的信号向量是编码数据或 未编码数据。40. 如权利要求32所述的系统，其中用于组合所接收的多个信号向量 的装置包括用于组合所接收的信号向量的符号的装置。41. 如权利要求40所述的系统，其中所接收的信号向量是通过加权加 法组合的。42. 如权利要求41所述的系统，其中用于所述加权加法的权重被选择 为最大化信噪比。43. 如权利要求41所述的系统，其中用于每个接收的信号向量i的权 重是H:，即第i个信道响应矩阵的共扼转置。44. 如权利要求32所述的系统，其中用于解码的装置包括用于最大似 然性解码的装置。45. 如权利要求44所述的系统，其中用于最大似然性解码的装置包括 用于计算对数似然性比率的装置。46. 如权利要求32所述的系统，其中所述多个信号向量是在不同时间 间隔中接收的，并且用于组合所接收的信号向量的装置包括用于组合在同 一时间间隔中接收的信号向量的装置。47. 如权利要求46所述的系统，还包括用于存储与在第一间隔中接收的信号向量相对应的第一组合接收信号 向量的装置；以及用于将与在第二时间间隔中接收的信号向量相对应的第二组合接收信号向量与所存储的第一组合接收信号向量相组合的装置。48. 如权利要求47所述的系统，还包括用于通过覆写所述第一组合接收信号向量来存储所述第二组合接收信号向量的装置。49. 如权利要求46所述的系统，其中用于组合所述信道响应矩阵的装 置包括用于组合与在同一时间间隔中接收的信号向量相关联的信道响应矩 阵的装置。50. 如权利要求49所述的系统，还包括用于存储与在第一间隔中接收的信号向量相对应的第一组合信道响应矩阵的装置；以及用于将与在第二时间间隔中接收的信号向量相对应的第二组合信道响应矩阵与所存储的第一组合信道响应矩阵相组合的装置。51. 如权利要求50所述的系统，还包括用于通过覆写所述第一组合信 道响应矩阵来存储所述第二组合信道响应矩阵的装置。52. 如权利要求32所述的系统，还包括用于对所述组合信道响应矩阵 进行预处理的装置。53. 如权利要求52所述的系统，其中用于预处理的装置包括用于确定 ^-2的装置，其中存是组合信道响应矩阵。54. 如权利要求53所述的系统，其中用于预处理的装置还包括用于对 ^-'执行QR分解的装置。55. 如权利要求52所述的系统，其中用于预处理的装置包括用于对所 述组合信道响应矩阵执行Cholesky因子分解的装置。56. 如权利要求32所述的系统，还包括用于处理所述组合接收信号向 量的装置，并且其中用于解码的装置包括用于对经处理的组合接收信号向 量进行解码的装置。57. 如权利要求56所述的系统，其中用于处理所述组合接收信号向量 的装置包括用于白化所述组合接收信号向量的噪声分量的装置。58. 如权利要求57所述的系统，其中用于白化的装置包括用于将所述 组合接收信号向量？乘以#-1/2的装置，其中S是所述组合信道响应矩阵。59. 如权利要求58所述的系统，其中用于解码的装置包括用于计算解码度量[y'-#1/2《的装置。60. 如权利要求59所述的系统，其中用于计算所述解码度量的装置包 括用于计算4Awxw -观^w)的装置。61. 如权利要求58所述的系统，其中用于处理的装置还包括用于将 #一,乘以2'的装置，其中#-1/2=尸2'，并且其中用于解码的装置包括用 于计算解码度量H2'ir1^^ -化||2的装置。62. 如权利要求57所述的系统，其中用于白化的装置包括用于将所述 组合接收信号向量乘以iT〖的装置，其中i -lT，并且其中用于解码的装置 包括用于计算解码度量^一1^ - 的装置。63. —种用于在多输入多输出传输机制中对信号向量解码的系统，包括接收器，用于接收与公共发送信号向量相对应的多个信号向量，其中 所接收的信号向量中的每一个与一个信道响应矩阵相关联；向量组合器，用于将所接收的多个信号向量组合为组合接收信号向矩阵组合器，用于将所述信道响应矩阵组合为组合信道响应矩阵；以及解码器，用于基于所述组合信道响应矩阵对所述组合接收信号向量进 行解码。64. 如权利要求63所述的系统，其中所接收的信号向量是利用重发协 议接收的。65. 如权利要求64所述的系统，其中所述重发协议是混合自动重复请 求(HARQ)协议。66. 如权利要求63所述的系统，其中固定数目的信号向量被接收。67. 如权利要求66所述的系统，其中所述固定数目的信号向量是利用 重复编码接收的。68. 如权利要求63所述的系统，其中所接收的信号向量的符号对应于69.如权利要求68所述的系统，其中所述信号星座集是基于正交幅度调制的。70. 如权利要求63所述的系统，其中所接收的信号向量是编码数据或未编码数据。71. 如权利要求63所述的系统，其中所述向量组合器组合所接收的信 号向量的符号。72. 如权利要求71所述的系统，其中所接收的信号向量是通过加权加 法组合的。73. 如权利要求72所述的系统，其中用于所述加权加法的权重被选择 为最大化信噪比。74. 如权利要求72所述的系统，其中用于每个接收的信号向量i的权 重是^'，即第i个信道响应矩阵的共扼转置。75. 如权利要求63所述的系统，其中所述解码器包括最大似然性解码器。76. 如权利要求75所述的系统，其中所述最大似然性解码器包括用于 计算对数似然性比率的电路。77. 如权利要求63所述的系统，其中所述多个信号向量是在不同时间 间隔中接收的，并且其中所述向量组合器组合在同一时间间隔中接收的信 号向量。78. 如权利要求77所述的系统，还包括用于存储与在第一间隔中接收 的信号向量相对应的第一组合接收信号向量的存储装置，并且其中所述向 量组合器将与在第二时间间隔中接收的信号向量相对应的第二组合接收信 号向量与所存储的第一组合接收信号向量相组合。79. 如权利要求78所述的系统，其中通过覆写所述第一组合接收信号 向量所述第二组合接收信号向量被存储在所述存储装置中。80. 如权利要求77所述的系统，其中所述矩阵组合器组合与在同一时 间间隔中接收的信号向量相关联的信道响应矩阵。81. 如权利要求80所述的系统，还包括用于存储与在第一间隔中接收 的信号向量相对应的第一组合信道响应矩阵的存储装置，并且其中所述矩 阵组合器将与在第二时间间隔中接收的信号向量相对应的第二组合信道响应矩阵与所存储的第一组合信道响应矩阵相组合。82. 如权利要求81所述的系统，其中通过覆写所述第一组合信道响应 矩阵所述第二组合信道响应矩阵被存储在所述存储装置中。83. 如权利要求63所述的系统，还包括用于对所述组合信道响应矩阵 进行预处理的预处理器。84. 如权利要求83所述的系统，其中所述预处理器确定#-1/2，其中# 是组合信道响应矩阵。85....

【专利技术属性】
技术研发人员：李贞元，张锭雄，宋蕾蕾，
申请(专利权)人：马维尔国际贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：BB[巴巴多斯]