专利名称：基于Golden空时网格编码调制的译码方法及译码器的制作方法
技术领域：
本发明涉及多天线无线通信的空时编码技术，具体的说，涉及一种基于Golden空 时网格编码调制的译码方法及译码器。
背景技术：
下一代无线移动通信将更多地提供高速率多媒体业务和数据业务，而移动信道中 的多径衰落是影响通信质量和传输速率的最主要的瓶颈之一。收发端装配有多根天线的多 输入多输出(multiple-inputmultiple-output，简称为ΜΙΜΟ)系统能够有效地利用信道的 多径衰落，为无线通信提供额外的空间自由度。合理利用该空间自由度能够同时提供复用 增益和分集增益，在不损失误码性能的条件下提高系统的传输速率。自从MIT (麻省理工学院)的Zheng Lizhong和加州大学Berkeley分校的David Tse推导了 MIMO系统的最佳分集-复用增益折中关系式以来，达到该最佳折中的空时码就 成为近年来的研究热点之一。这方面最新的研究成果表明，基于特殊的格或代数结构构造 的空时码能够达到最佳的分集-复用增益折中。Belfiore和Viterbo等人提出的收发端各 有两根天线环境下的Golden空时码在基于循环除法代数构造的同时还保证了格的特性， 因此具有满速率(每根发射天线每信道使用时隙内平均发射一个独立信息符号)、非消失 的行列式值(是达到最佳的分集-复用增益折中的充要条件)、各发射天线平均功率相同、 以及方形(cubic)成形等完美特性。进一步，他们提出了基于Golden空时码的空时网格编 码调制(Golden space-timetrellis coded modulation，简称为 GST-TCM)方案。该结构相 比其他的级联编码结构，具有更优的系统性能。但是由于其译码网格图上每条分支存在多 条并行路径，因此需要做多次球形译码，复杂度较高。为在不损失误码性能的前提下降低GST-TCM方案的译码复杂度，Viterbo等人在 2008年第8期的IEEE Communications Letters上发表文章“GST-TCM的译码”。该文提 出，利用子格(sublattice)编码器的内在编码约束，各分支上每条平行路径需要采用一次 球形译码的问题可以简化为整个分支采用一次球形译码就能解决的问题。然而，上述译码方法仍然具有改进的空间。
发明内容
基于上述背景，本发明提出了一种基于Golden空时网格编码调制的译码方法及 译码器，可以在不损失误码性能的前提下，降低GST-TCM方案的译码复杂度。为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案一种基于Golden空时网格编码调制的译码方法，包括在全局译码网格图上，在每个译码时刻进行译码时，对当前译码时刻的各个目标 分支按照其累积度量进行排序，所述目标分支指能够在当前译码时刻转移到目标状态的分 支；按所述排序结果搜索各个目标分支，搜索时，首先确定当前分支的译码参数，并与预设的译码参数门限进行比较，根据比较结果确定出保留分支；根据所述保留分支得到目标状态度量和译码输入状态，并以所述译码输入状态的 累积译码信息作为目标状态的译码历史信息，以所述目标状态度量作为目标状态的当前译 码信息，对所述译码历史信息进行更新，得到目标状态从译码初始时刻到当前译码时刻的 累积译码信息。在上述方法的一种实施例中，所述译码参数为球形译码初始半径。在上述方法的一种实施例中，由分支搜索确定出保留分支包括设置球形译码初始半径门限；动态更新当前球形译码初始半径；如果当前球形译码初始半径小于等于球形译码初始半径门限，则确定当前球形译 码度量的对应分支为保留分支，保留分支的球形译码度量设为目标状态度量，保留分支的 输入状态设为译码输入状态；否则，搜索下一分支；其中，当前球形译码初始半径根据当前球形译码度量和当前分支度量确定，动态 更新包括搜索进行到下一目标分支，以该目标分支为当前分支，更新当前分支度量；以 及，以当前球形译码初始半径对当前分支进行球形译码，译码输出非空判决矢量时，以当前 分支度量及当前分支的译码方差更新当前球形译码度量。在上述方法的一种实施例中，由分支搜索确定出保留分支按如下方式进行Bi、预设球形译码初始半径门限为0 ；从最小度量分支开始进行搜索，计算最小度 量分支的判决矢量，获得最小度量分支的译码方差及分支度量，设置当前球形译码度量等 于最小度量分支的译码方差及分支度量的和；B2、依照度量排序结果，顺序搜索下一目标分支，设置所得的下一目标分支为当前 分支；计算当前球形译码初始半径，当前球形译码初始半径等于当前球形译码度量与当前 分支的分支度量的差值；B3、如果当前球形译码初始半径小于等于0，则以当前球形译码度量的对应分支为 保留分支，保留分支的球形译码度量设为目标状态度量，保留分支的输入状态设为译码输 入状态；否则，采用当前球形译码初始半径对当前分支进行球形译码，若译码输出的判决矢 量为非空判决矢量，进行步骤B4，否则返回步骤B2 ；B4、以当前分支的译码方差及分支度量的和对当前球形译码度量进行更新，返回 步骤B2。在上述方法的一种实施例中，所述判决矢量根据如下公式计算 ^d[iI=arg。^jJ|J-Mvll2;其中，so表示目标状态，ord[s]表示目标分支的输入状态，;^W表示目标分支ord[s] — s0的判决矢量，arS表示如下计算在代数格内选择一个χ值，使其后计算式，也即I Iy-Mxl I2的值最小，χ表示信息符号，y表示当前接收信号，M表示 等效信道矩阵。在上述方法的一种实施例中，所述代数格A^包括8维整数格或8维Gosset格。在上述方法的一种实施例中，所述度量排序以递增方式进行或递减方式进行。在上述方法的一种实施例中，所述方法至少应用于基站端和用户端中的一者。本发明还公开了一种基于Golden空时网格编码调制的译码器，包括
度量排序单元，用于在全局译码网格图上，在每个译码时刻进行译码时，对当前译 码时刻的各个目标分支按照其累积度量进行排序，所述目标分支指能够在当前译码时刻转 移到目标状态的分支；分支搜索单元，用于按所述排序结果搜索各个目标分支，搜索时，首先确定当前分 支的译码参数，并与预设的译码参数门限进行比较，根据比较结果确定出保留分支；信息更新单元，用于根据所述保留分支得到目标状态度量和译码输入状态，并以 所述译码输入状态的累积译码信息作为目标状态的译码历史信息，以所述目标状态度量作 为目标状态的当前译码信息，对所述译码历史信息进行更新，得到目标状态从译码初始时 刻到当前译码时刻的累积译码信息。在上述译码器的一种实施例中，所述译码参数为球形译码初始半径。在上述译码器的一种实施例中，分支搜索单元包括初始半径门限设置模块，用于设置球形译码初始半径门限；初始半径动态更新模块，用于动态更新当前球形译码初始半径；以及如果当前球形译码初始半径小于等于球形译码初始半径门限，则确定当前球形译 码度量的对应分支为保留分支，保留分支的球形译码度量设为目标状态度量，保留分支的 输入状态设为译码输入状态；否则，搜索下一分支；其中，当前球形译码初始半径根据当前球形译码度量和当前分支度量确定，动态 更新包括搜索进行到下一目标分支，以该目标分支为当前分支，更新当前分支度量；以 及，以当前球形译码初始半径对当前分支进行球形译码，译码输出非空判决矢量时，以当前 分支度量及当前分支的译码方差更新当前球形译码度量。在上述译码器的一种实施例中，初始半径动态更新模块包括最小度量分支搜索模块，用于从最小度量分支开始进行搜索，计算最小度量分支 的判决矢量，获得最小度量分支的译码方差及分支度量，设置当前球形译码度量等于最小 度量分支的译码方差及分支度量的和；当前分支设置模块，用于依照度量排序结果，顺序搜索下一目标分支，设置所得的 下一目标分支为当前分支；计算当前球形译码初始半径，当前球形译码初始半径等于当前 球形译码度量与当前分支的分支度量的差值；初始半径判断模块，用于如果当前球形译码初始半径小于等于0，则以当前球形译 码度量的对应分支为保留分支，保留分支的球形译码度量设为目标状态度量，保留分支的 输入状态设为译码输入状态；否则，采用当前球形译码初始半径对当前分支进行球形译码， 若译码输出的判决矢量为非空判决矢量，输出到译码度量更新模块，否则输出到当前分支 设置模块；译码度量更新模块，用于以当前分支的译码方差及分支度量的和对当前球形译码 度量进行更新，输出到当前分支设置模块。本发明的有益效果在于本发明通过对全局网格图的度量排序，并根据度量排序结果进行分支搜索，最终 完成译码，其综合考虑了全局网格图上的译码和局部分支的译码，将全局译码中的度量值 合理利用到局部分支译码中，从而能够在不损失译码性能的前提下，降低译码复杂度。
图1是本发明实施例的基本流程图；图2是本发明实施例的分支搜索流程图；图3是本发明实施例的译码器结构图；图4是本发明实施例的卷积码网格图；图5是本发明实施例的基本编码框图；图6是本发明实施例的第一种实例的编码框图；图7是本发明实施例的第二种实例的编码框图。
具体实施方式
下面对照附图，对本发明的具体实施方案做详细说明。本发明属于多天线无线通信领域，涉及空时编码技术，具体地说，主要是针对收发 端各有两根天线的GST-TCM译码，可以采用综合考虑全局网格图Viterbi译码和局部分支 球形译码，将全局Viterbi译码中的度量值合理利用到局部分支球形译码中，从而能够在 不损失译码性能的前提下，降低译码复杂度。在本发明实施例中，GST-TCM信号模型如下发送码字矩阵(两根发送天线在两个
道时隙内传输的符号)为
权利要求
1.一种基于Golden空时网格编码调制的译码方法，其特征在于，包括在全局译码网格图上，在每个译码时刻进行译码时，对当前译码时刻的各个目标分支 按照其累积度量进行排序，所述目标分支指能够在当前译码时刻转移到目标状态的分支；按所述排序结果搜索各个目标分支，搜索时，首先确定当前分支的译码参数，并与预设 的译码参数门限进行比较，根据比较结果确定出保留分支；根据所述保留分支得到目标状态度量和译码输入状态，并以所述译码输入状态的累积 译码信息作为目标状态的译码历史信息，以所述目标状态度量作为目标状态的当前译码信 息，对所述译码历史信息进行更新，得到目标状态从译码初始时刻到当前译码时刻的累积 译码信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述译码参数为球形译码初始半径。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，由分支搜索确定出保留分支包括 设置球形译码初始半径门限；动态更新当前球形译码初始半径；如果当前球形译码初始半径小于等于球形译码初始半径门限，则确定当前球形译码度 量的对应分支为保留分支，保留分支的球形译码度量设为目标状态度量，保留分支的输入 状态设为译码输入状态；否则，搜索下一分支；其中，当前球形译码初始半径根据当前球形译码度量和当前分支度量确定，动态更新 包括搜索进行到下一目标分支，以该目标分支为当前分支，更新当前分支度量；以及，以 当前球形译码初始半径对当前分支进行球形译码，译码输出非空判决矢量时，以当前分支 度量及当前分支的译码方差更新当前球形译码度量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，由分支搜索确定出保留分支按如下方式进行Bi、预设球形译码初始半径门限为0 ；从最小度量分支开始进行搜索，计算最小度量分 支的判决矢量，获得最小度量分支的译码方差及分支度量，设置当前球形译码度量等于最 小度量分支的译码方差及分支度量的和；B2、依照度量排序结果，顺序搜索下一目标分支，设置所得的下一目标分支为当前分 支；计算当前球形译码初始半径，当前球形译码初始半径等于当前球形译码度量与当前分 支的分支度量的差值；B3、如果当前球形译码初始半径小于等于0，则以当前球形译码度量的对应分支为保留 分支，保留分支的球形译码度量设为目标状态度量，保留分支的输入状态设为译码输入状 态；否则，采用当前球形译码初始半径对当前分支进行球形译码，若译码输出的判决矢量为 非空判决矢量，进行步骤B4，否则返回步骤B2 ；B4、以当前分支的译码方差及分支度量的和对当前球形译码度量进行更新，返回步骤B2。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判决矢量根据如下公式计算 ^dtil =OTg I^iin Ij-Mxll2 ；其中，so表示目标状态，ord[s]表示目标分支的输入状态，xe^Ul0-V0表示目标分支ord[S] — so的判决矢量，a^iS=表示如下计算在代数格内选择一个X值，使其后计算式，也即I Iy-Mxl I2的值最小，X表示信息符号，y表示当前接收信号，M表示等效信道矩阵。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述代数格λ,%包括8维整数格或8维Gosset格。
7.如权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于，所述度量排序以递增方式进行或递 减方式进行。
8.如权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于，所述方法至少应用于基站端和用户 端中的一者。
9.一种基于Golden空时网格编码调制的译码器，其特征在于，包括度量排序单元，用于在全局译码网格图上，在每个译码时刻进行译码时，对当前译码时 刻的各个目标分支按照其累积度量进行排序，所述目标分支指能够在当前译码时刻转移到 目标状态的分支；分支搜索单元，用于按所述排序结果搜索各个目标分支，搜索时，首先确定当前分支的 译码参数，并与预设的译码参数门限进行比较，根据比较结果确定出保留分支；信息更新单元，用于根据所述保留分支得到目标状态度量和译码输入状态，并以所述 译码输入状态的累积译码信息作为目标状态的译码历史信息，以所述目标状态度量作为目 标状态的当前译码信息，对所述译码历史信息进行更新，得到目标状态从译码初始时刻到 当前译码时刻的累积译码信息。
10.如权利要求9所述的译码器，其特征在于，所述译码参数为球形译码初始半径。
11.如权利要求10所述的译码器，其特征在于，分支搜索单元包括初始半径门限设置模块，用于设置球形译码初始半径门限；初始半径动态更新模块，用于动态更新当前球形译码初始半径；以及如果当前球形译码初始半径小于等于球形译码初始半径门限，则确定当前球形译码度 量的对应分支为保留分支，保留分支的球形译码度量设为目标状态度量，保留分支的输入 状态设为译码输入状态；否则，搜索下一分支；其中，当前球形译码初始半径根据当前球形译码度量和当前分支度量确定，动态更新 包括搜索进行到下一目标分支，以该目标分支为当前分支，更新当前分支度量；以及，以 当前球形译码初始半径对当前分支进行球形译码，译码输出非空判决矢量时，以当前分支 度量及当前分支的译码方差更新当前球形译码度量。
12.如权利要求11所述的译码器，其特征在于，初始半径动态更新模块包括最小度量分支搜索模块，用于从最小度量分支开始进行搜索，计算最小度量分支的判 决矢量，获得最小度量分支的译码方差及分支度量，设置当前球形译码度量等于最小度量 分支的译码方差及分支度量的和；当前分支设置模块，用于依照度量排序结果，顺序搜索下一目标分支，设置所得的下一 目标分支为当前分支；计算当前球形译码初始半径，当前球形译码初始半径等于当前球形 译码度量与当前分支的分支度量的差值；初始半径判断模块，用于如果当前球形译码初始半径小于等于0，则以当前球形译码度 量的对应分支为保留分支，保留分支的球形译码度量设为目标状态度量，保留分支的输入 状态设为译码输入状态；否则，采用当前球形译码初始半径对当前分支进行球形译码，若译 码输出的判决矢量为非空判决矢量，输出到译码度量更新模块，否则输出到当前分支设置模块；译码度量更新模块，用于以当前分支的译码方差及分支度量的和对当前球形译码度量 进行更新，输出到当前分支设置模块。
13.如权利要求12所述的译码器，其特征在于，所述判决矢量根据如下公式计算if" =arg其中，sO表示目标状态，ord[s]表示目标分支的输入状态，《；1M表示目标分支ord[s] — sO的判决矢量，arSx1T=表示如下计算在代数格内选择一个χ值，使其后计算式，也即I Iy-Mxl I2的值最小，χ表示信息符号，y表示当前接收信号，M表示 等效信道矩阵。
14.如权利要求13所述的译码器，其特征在于，所述代数格包括8维整数格或8维 Gosset 格。
15.如权利要求9至14任一所述的译码器，其特征在于，所述度量排序以递增方式进行 或递减方式进行。
16.如权利要求9至14任一所述的译码器，其特征在于，所述译码器至少应用于基站端 和用户端中的一者。
全文摘要
本发明公开了一种基于Golden空时网格编码调制的译码方法及译码器，所述方法包括在全局译码网格图上，在每个译码时刻进行译码时，对当前译码时刻的各个目标分支按照其累积度量进行排序；按所述排序结果搜索各个目标分支，搜索时，首先确定当前分支的译码参数，并与预设的译码参数门限进行比较，根据比较结果确定出保留分支；根据所述保留分支得到目标状态度量和译码输入状态，并以所述译码输入状态的累积译码信息作为目标状态的译码历史信息，以所述目标状态度量作为目标状态的当前译码信息，对所述译码历史信息进行更新，得到目标状态从译码初始时刻到当前译码时刻的累积译码信息。本发明在不损失译码性能的前提下，降低了译码复杂度。
文档编号H03M13/25GK102055560SQ200910110018
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者孙云锋, 彭爱华, 李峰, 李颖, 田开波, 赵楠 申请人:中兴通讯股份有限公司