[发明专利]一种多输入多输出解码器、接收机以及解码方法

说明书

本申请是申请号为200780019284.7、申请日为2007年05月23日、题为“用于缩放信号以提高MIMO系统中接收机性能的方法和设备”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及无线通信系统。更特别地，本发明涉及一种用于缩放信号以提高多输入多输出(MIMO)系统中接收机性能的方法和设备。

背景技术

为提高频谱效率，MIMO技术已被各种无线通信标准广泛采用，如IEEE802.16、802.11n和演进型通用陆地无线电接入(EUTRA)。在MIMO系统中，多数据流通过多天线在相同的频率-时间块中被传送。但是，基于最大似然(ML)算法的最优化MIMO接收机却十分复杂。因此，近最优化的MIMO接收机因为不那么复杂(如球译码和基于最大似然检测器的QR分解(QRD-MLD))而得到了发展。但是，尤其对于手持设备来说，这些近最优化的接收机仍然很复杂。

更实用的MIMO接收机以降低性能为代价而使用低复杂性的线性接收机(如迫零(ZF)或最小均方误差(MMSE)接收机)。在信道状态信息对于接收机是已知时，ZF接收机可以完全分离多数据流而不会引起任何交叉干扰。但是，ZF接收机放大了环境噪声从而引起整体性能下降。另一方面，MMSE接收机，由于考虑了交叉干扰和噪声而得到更好的性能。但是，MMSE接收机自身会导致对信号的有偏估计，并且因此引起性能降低，尤其对数据被相位调制和幅度调制的高阶调制(如16正交幅度调制(16QAM)、64QAM等)更是这样。

图1显示的是用于单载波系统的传统的基于MMSE的MIMO接收机100。该接收机100包括多个天线102a-102n、多个射频(RF)单元104a-104n、MMSE MIMO解码器106、多个解映射器(demapper)108a-108n和多个缩放单元110a-110n。信号103a-103n由天线102a-102n接收。每个信号103a-103n被相应的RF单元104a-104n进行下变换(down convert)和数字化处理。数字化信号105a-105n流入MMSE MIMO解码器106，在该解码器106中多数据流107a-107n被分离。分离后的数据流107a-107n流入相应的解映射器108a-108n，在这里数据的符号表示被转换为软比特109a-109n。MMSE MIMO解码器106也计算MMSE MIMO解码器106的MMSE输出的有效信噪比(SNR)111a-111n，并发送该有效SNR 111a-111n到各自的缩放单元110a-110n。软比特109a-109n由相应的缩放单元110a-110n按照有效SNR111a-111n进行加权。加权后的软比特113a-113n被发送到解码器(未图示)以进行解码。

接收的信号可以被表述如下：Y=EsHX+H]]>等式(1)

其中X是有m个元素的列向量，(x_m是从第m个天线发射的数据)，Y是有n个元素的列向量，(y_n是由第n个天线接收的数据)，H是信道矩阵，其元素h_nm代表在第m个发射天线和第n个接收天线之间的信道系数，N是方差σ²情况下的噪声，E_s是每个符号的发射功率。

图2显示的是图1中MMSE MIMO解码器106的详细方框图。MMSEMIMO解码器106包括R矩阵计算单元204、SNR计算单元206和滤波单元208。R矩阵计算单元204接收信号功率与噪声功率值201以及信道矩阵H202，并按如下计算矩阵R 205：R=(HHH+ISNR)-1HH]]>等式(2)