本申請要求2015年12月2日向美國專利商標(biāo)局提交的被分配序列號62/262,072的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過參考并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種信道估計的設(shè)備和方法，更具體地，涉及對信道估計進行壓縮以減少緩存器大小的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：

使用相干檢測的典型通信接收器具有信道估計(CE)塊，估計由于信號從發(fā)送器行進到接收器而影響信號的各種信道增益。相干接收機使用用于數(shù)據(jù)解調(diào)的CE。該塊所產(chǎn)生的信道估計通常存儲在接收機鏈中的其它塊(例如，符號檢測器)使用的CE輸出緩存器。存儲的信道估計的數(shù)量隨著通信協(xié)議需要支持多個天線和調(diào)制載波(諸如增加的帶寬(例如，多個頻率載波)和增加的發(fā)送和接收天線的數(shù)量)而增加。這導(dǎo)致了CE輸出緩存器大小增加并且占用集成電路(IC)的很大一部分。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的一方面，提供一種設(shè)備。所述設(shè)備包括：接收器，被配置為接收信道上的信號；信道估計器，被配置為將信道估計為第一信道估計；以及處理器，被配置為壓縮第一信道估計以減小緩存器大小。

根據(jù)本公開的另一方面，提供一種方法。所述方法包括：由接收器接收信道上的信號；由信道估計器將信道估計為第一信道估計；以及由處理器壓縮第一信道估計以減小緩存器大小。

根據(jù)本公開的另一方面，提供一種方法。所述方法包括：由接收器接收信道上的信號；由處理器將信道估計為第一信道估計；由處理器選擇作為抽取的信道的估計的信道的預(yù)定子集；由處理器使用抽取的信道將第二信道估 計產(chǎn)生為第一信道估計的預(yù)測的信道估計；由處理器計算第一信道估計和預(yù)測的信道估計之間的信道估計誤差；由處理器壓縮信道估計誤差；由處理器緩存抽取的信道估計和壓縮的信道估計誤差；由處理器計算預(yù)測的信道估計；以及由處理器使用預(yù)測的信道估計和壓縮的信道估計誤差對第一信道估計進行近似。

附圖說明

通過下面結(jié)合附圖進行的詳細(xì)描述，本公開的特定實施例的上述和其他方面、特征和優(yōu)點將會更加清楚，在附圖中：

圖1是根據(jù)本公開的實施例的用于信道接收，通過抽取、預(yù)測、誤差壓縮的信道估計緩存器壓縮和估計的信道傳輸?shù)脑O(shè)備的框圖；

圖2是根據(jù)本公開的實施例的圖1的處理器的框圖；

圖3是根據(jù)本公開的實施例的圖1的處理器的框圖；

圖4是根據(jù)本公開的實施例的抽取的信道的示圖；

圖5是根據(jù)本公開的實施例的原始信道估計、抽取的信道估計、預(yù)測的信道估計以及原始信道估計和預(yù)測的信道估計之間的誤差的示圖；

圖6是根據(jù)本公開的實施例的接收信道上的信號，減少用于存儲抽取的信道估計和壓縮的信道估計誤差的緩存器需求的方法的流程圖；以及

圖7是根據(jù)本公開的實施例的接收信道上的信號，通過抽取、預(yù)測、誤差壓縮來對信道估計緩存器進行壓縮，從抽取的信道估計和壓縮的誤差對原始信道估計進行近似，以及發(fā)送近似的信道估計的方法的流程圖。

具體實施方式

以下，參照附圖詳細(xì)描述本公開的實施例。應(yīng)當(dāng)注意，盡管在不同附圖中示出，但是將通過相同標(biāo)號指定相同元件。在下面的描述中，提供諸如詳細(xì)配置和組件的特定細(xì)節(jié)僅幫助全面理解本公開的實施例。因此，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明顯的是，在不脫離本公開的范圍和精神的情況下，可以對本文描述的實施例進行各種改變和修改。另外，為了清楚和簡明，公知的功能和構(gòu)造的描述被省略。下面描述的術(shù)語是考慮到在本公開的功能定義的術(shù)語，并且可以根據(jù)用戶、用戶的意圖或客戶而不同。因此，術(shù)語的定義應(yīng)當(dāng)基于整個說明書的內(nèi)容來確定。

本發(fā)明可以具有各種修改和各種實施例，其中實施例在下面參照附圖詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本公開不限定于這些實施例，而是包括在本公開的精神和范圍之內(nèi)的所有修改、等同物和替代方案。

盡管包括諸如第一、第二等的序數(shù)的術(shù)語可以用于描述各種元件，但是結(jié)構(gòu)元件不受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件與另一元件區(qū)分開來。例如，在不脫離本公開的范圍的情況下，第一元件可被命名為第二元件。類似地，第二元件可被命名為第一元件。如在此使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個關(guān)聯(lián)項的任何和所有組合。

在此使用的術(shù)語僅用于描述本公開的各種實施例，而不意在限制本公開。除非上下文另外明確地指示，否則單數(shù)形式也意在包括復(fù)數(shù)形式。在本公開中，將理解，術(shù)語“包括”和/或“包含”指定存在特征、數(shù)字、步驟、操作、結(jié)構(gòu)元件、部件或其組合，但是不排除存在或添加一個或多個其他特征、數(shù)字、步驟、操作、結(jié)構(gòu)元件、部件或其組合。

除非另外定義，否則在此使用的所有術(shù)語具有與本公開所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。除非在本公開明確定義，否則如在通用字典中定義的術(shù)語應(yīng)被解釋為具有與在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義相同的含義，并且不應(yīng)被解釋為理想化或過于形式化的意義。

信道估計展示出頻率，時間或空間(天線)之間的各種形式的相關(guān)性。這些相關(guān)性可以被利用，以減少通過數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的緩存需求。

用于存儲信道估計的緩存器占用集成電路(IC)的很大一部分。這將隨著分量載波(CCS)和天線的數(shù)量的增加而增加。然而，信道估計在頻率和時間展示出相關(guān)性，其可以用于通過壓縮算法來減少緩存需求。

數(shù)據(jù)壓縮可以適于各種應(yīng)用，諸如音頻文件、圖像文件、視頻文件、文本文件和數(shù)據(jù)庫。可以以各種方式分類數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，包括但不限于，無損與有損、通用與非通用、一維(1D)視頻與二維(2D)視頻以及在線與脫機。

數(shù)據(jù)壓縮碼和編碼方法包括Huffman編碼、算術(shù)編碼、Lempel-Ziv、聯(lián)合圖像專家組(JPEG)、運動圖像專家組音頻層3(MP3)和國際電信聯(lián)盟(ITU)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.264(也被稱為運動圖像專家組4(MPEG-4))。數(shù)據(jù)壓縮方法適用于基于各種因素的不同應(yīng)用，諸如將被壓縮的數(shù)據(jù)源的統(tǒng)計特性、壓縮性能、實現(xiàn)復(fù)雜度、重建質(zhì)量/失真度量和因果關(guān)系(causality)。

信道估計的數(shù)據(jù)壓縮具有限制典型方法的適用性的非常具體的要求。盡 管可以容忍一些失真，但是將使用的失真度量(例如，誤幀率)與音頻或視頻壓縮中使用的不同。

圖1是根據(jù)本公開的實施例的設(shè)備100的框圖。設(shè)備100壓縮信道估計以減小緩存器尺寸。設(shè)備100還壓縮通過信道估計方法產(chǎn)生的信道估計，從而去耦信道估計和數(shù)據(jù)壓縮的作用。設(shè)備100可以是但不限于使用正交頻分復(fù)用(OFDM)的長期演進(LTE)系統(tǒng)的一部分。設(shè)備100可以適用于其他通信系統(tǒng)和其它多址方法。

參照圖1，設(shè)備100包括接收器101、信道估計器103和處理器105。設(shè)備100提供了低實現(xiàn)復(fù)雜度、無誤差傳播、用于解壓縮的隨機接入、低失真和靈活性。

接收機101通過信道接收信號。信道估計器103將信道估計為第一信道估計。處理器105壓縮信道估計來減小緩存器大小。

信道估計器103第一次估計信道(例如，“第一信道估計”)。根據(jù)本公開的實施例，信道估計器103獲得的第一信道估計可以被表示為但不限于具有復(fù)雜條目的矢量h_l[k]，k＝0，...，K-1，其中，k是頻率子載波索引，l是OFDM符號索引。通過H_l在OFDM符號l中表示第一信道估計的集合。第一信道估計可以使用有限精度格式(例如，具有給定比特寬度的定點)來存儲，但不限于此。

根據(jù)本公開的實施例，信道估計可以被給定為頻率子載波上的矢量。通常，除了頻率之外，信道估計可跨越若干維度，諸如時間(例如，OFDM符號索引)和空間(例如，發(fā)送和接收天線)。

圖2是根據(jù)本公開的實施例的圖1的處理器105的框圖。

參照圖2，處理器105被配置為執(zhí)行信道抽取203、信道預(yù)測205、誤差計算207、壓縮209和緩存211。處理器105提供圖1的設(shè)備100的低實現(xiàn)復(fù)雜度、無誤差傳播、用于解壓縮的隨機接入、低失真和靈活性。

對信道估計的結(jié)果進行抽取203。通過選擇第一信道估計的子集(例如，“抽取信道估計”)來完成抽取203。抽取信道估計可以基于預(yù)定的表示(例如，具有給定比特寬度的定點)。對于抽取203，將被用于預(yù)測205的抽取的信道估計的選擇能夠在實現(xiàn)小預(yù)測誤差的同時使用具有低實現(xiàn)復(fù)雜性的預(yù)測方法。此外，如在下面更詳細(xì)地參照圖3描述，抽取的信道估計的選擇允許在解壓縮期間的隨機接入。

通過抽取203選擇的子集被表示在下面的等式(1)中：

其中，抽取因子DF是常量，分配大小K可以是但不限于DF的倍數(shù)。例如，如果DF＝2，則如下面的圖4所示以及下面所述，通過選擇由信道估計產(chǎn)生的第一信道估計的每隔一個并且在具有索引K-1的子載波選擇分配中最后的第一信道估計來實現(xiàn)抽取203。如下所述，集合被存儲或緩存211。

抽取203可以產(chǎn)生均勻間隔或不均勻間隔(例如，非均勻間隔)的抽取的信道估計。此外，不需要在分配的結(jié)束選擇抽取的信道估計以避免預(yù)測期間外插。

對抽取203的結(jié)果執(zhí)行預(yù)測205。預(yù)測205使用抽取的信道估計產(chǎn)生第一信道估計的第二信道估計(例如，“預(yù)測的信道估計”)。預(yù)測器205可以是但不限于線性內(nèi)插器或最小均方誤差(MMSE)估計器。

在預(yù)測205提供如下面的圖5所示的線性內(nèi)插的本公開的實施例中，通過下面的等式(2)表示預(yù)測的信道估計：

其中，d＝1，2，...，DF-1并且，是x的向下取整函數(shù)。

盡管可以使用預(yù)定有限精度表示第一信道估計，但是與第一信道估計相比，因為如下所述預(yù)測的信道估計不被緩存211，故可以使用較高精度表示它們。

圖2的預(yù)測205可以使用任何適當(dāng)?shù)墓烙嫹椒ā＠?，如果信道估計的二階統(tǒng)計是可用的，則它們可以用于導(dǎo)出MMSE估計。可選地，代替線性(例如，一階)內(nèi)插，可選實施例可以使用n階多項式內(nèi)插。如果需要的話，則除了內(nèi)插，其他實施例可以在預(yù)測205使用外插。

基于信道估計和預(yù)測205的結(jié)果執(zhí)行誤差計算207。誤差計算207接收第一信道估計和預(yù)測的信道估計，并且計算包括第一信道估計和預(yù)測的信道估計之間的差的信道估計誤差，但不限于此。

誤差計算207根據(jù)下面的等式(3)產(chǎn)生第一信道估計值和預(yù)測的信道估計值之間的差：

其中，d＝1，2，...，DF-1。

誤差的集合可以通過E_l表示。這些誤差如下所述以有限精度格式被緩存211，例如，具有比特寬度BitW的定點表示。這些誤差可能超出比特寬度BitW的最大表示范圍，在這種情況下，它們可以是取整和飽和。取整和飽和誤差通過和相應(yīng)集合表示。在集合和的緩存211之后，壓縮完成。

由于預(yù)測205使用抽取的信道估計而不是重建的信道估計，因此沒有誤差傳播。也就是說，如果一個預(yù)測信道估計包括誤差，則該誤差不影響其它預(yù)測信道估計。通過改變用于表示信道估計誤差的比特數(shù)，可以權(quán)衡壓縮性能和解壓縮質(zhì)量(速率-失真權(quán)衡)，如下面更詳細(xì)地參照圖3所述。這能夠靈活適應(yīng)各種通信信道、調(diào)制和編碼率以及信號傳播環(huán)境。

如果預(yù)測205對沒有被選擇為抽取的信道估計的第一信道估計產(chǎn)生預(yù)測的信道估計，則誤差計算207計算的誤差小且與第一信道估計相比具有較小的動態(tài)范圍。其結(jié)果是，對于給定解壓縮近似質(zhì)量目標(biāo)，可以使用更少比特來壓縮誤差，如下面更詳細(xì)地參照圖3所述。這導(dǎo)致壓縮增益。

對誤差計算207的結(jié)果執(zhí)行壓縮209。壓縮209壓縮該信道估計誤差。壓縮209可以使用預(yù)定表示(例如，具有給定比特寬度的定點、量化壓縮、無損壓縮或有損壓縮)對信道估計誤差進行編碼，但不限于此。在本公開的實施例中，信道估計誤差可以以偽浮點(PFLP)格式進行編碼，以獲得更大的動態(tài)范圍。

對抽取203和壓縮209的結(jié)果執(zhí)行緩存211。緩存211存儲抽取的信道估計和壓縮的信道估計誤差。如在下面更詳細(xì)地參照圖3所述，壓縮的信道估計誤差可被解壓縮，并與抽取的信道估計一起用于對第一信道估計進行近似。

在本公開的實施例中，第一信道估計可以與抽取后的相同表示一起緩存。在本公開的實施例中，第一信道估計可以與通過改變比特寬度或改變用于浮點的定點等的抽取230之后的不同表示一起緩存。

此外，壓縮的信道估計誤差可以與根據(jù)相對于抽取的信道估計的預(yù)測誤差統(tǒng)計或距離的不同表示(例如，不同比特寬度)一起緩存。即使在抽取的信道估計以定點表示或任何其他格式被存儲的情況下，也可以使用浮點表示來緩存它們。

此外，塊偽浮點(BPFLP)格式可以用于表示抽取的信道估計和壓縮的信道估計誤差緩存211，以覆蓋較大的動態(tài)范圍。以這種格式，對抽取的信道估計或壓縮的信道估計誤差的塊使用共同指數(shù)?？梢栽趶?fù)數(shù)的實部和虛部之間共享指數(shù)。在BPFLP表示中，共享PFLP的指數(shù)擴展到資源元素(RE)的塊。例如，塊可以是OFDM符號內(nèi)頻域中的一組連續(xù)RE，在這種情況下，塊大小B被定義為在頻域中連續(xù)RE的數(shù)量。只要B小于信道的相干帶寬，則BPFLP的性能好。對于慢衰落信道，塊還可以包括附近OFDM符號的RE。

圖3是根據(jù)本公開的實施例的圖1的處理器105的框圖。圖3的處理器105包括圖的所有操作加上解壓縮301和近似303。與圖2中的操作一樣的圖3中的操作以相同的方式操作。因此，下面不重復(fù)描述與圖2中的操作一樣的圖3中的操作。

參照圖3，對緩存211關(guān)于第一信道估計的集合的抽取的信道估計和壓縮的信道估計誤差執(zhí)行解壓縮301。解壓縮301使用抽取的信道估計根據(jù)上述等式(2)計算預(yù)測的信道估計。

對解壓縮301的結(jié)果執(zhí)行近似303。近似303使用解壓縮301產(chǎn)生的預(yù)測的信道估計與壓縮的信道估計誤差根據(jù)下面的等式(4)對第一信道估計進行近似：

其中，d＝1，2，...，DF-1.

近似303的結(jié)果包括近似信道估計和抽取的信道估計然而，由于在緩存211之前誤差的取整和飽和導(dǎo)致會與h_l[k]不同?？梢酝ㄟ^改變比特寬度BitW權(quán)衡失真和壓縮性能。

圖4是根據(jù)本公開的實施例的抽取的信道401的示出。在圖4中，DF＝2并且K＝12。

參照圖4，每個框表示第一信道估計(例如，0到11)。通過圖2或圖3中的抽取203的方式選擇包括下劃線的框。

圖5是根據(jù)本公開的實施例的第一信道估計、抽取的信道估計、預(yù)測的信道估計以及第一信道估計和預(yù)測的信道估計之間的誤差的示圖。

參照圖5，示出基于抽取的信道估計的線性預(yù)測，其中，DF＝3。

圖6是根據(jù)本公開的實施例的接收信道上的信號，減少用于存儲抽取的信道估計和壓縮的信道估計誤差的緩存器需求的方法的流程圖。所述方法壓縮信道估計以減小緩存器大小。所述方法還壓縮信道估計方法產(chǎn)生的信道估計，因此去耦信道估計和數(shù)據(jù)壓縮的作用。所述方法可以是但不限于使用正交頻分復(fù)用(OFDM)的長期演進(LTE)系統(tǒng)的一部分。所述方法可以適用于其他通信系統(tǒng)和其它多址方法。所述方法提供了低實現(xiàn)復(fù)雜度、無誤差傳播、用于解壓縮的隨機接入、低失真和靈活性。

在601，通過接收器接收信道上的信號。

在603，通過信道估計(例如，通過圖1的信道估計器103)估計信道(以下，“第一信道估計”)。根據(jù)本公開的實施例，信道估計器103獲得的第一信道估計可以被表示為但不限于具有復(fù)雜條目的矢量h_l[k]，k＝0，...，K-1，其中，k是頻率子載波索引，l是OFDM符號索引。通過H_l在OFDM符號l中表示第一信道估計的集合。第一信道估計可以使用有限精度格式(例如，具有給定比特寬度的定點)來存儲，但不限于此。

在605，通過抽取(例如，圖2的抽取203)選擇第一信道估計的子集(以下，“抽取的信道估計”)。抽取的信道估計可以基于預(yù)定表示(例如，具有給定比特寬度的定點)。對于抽取203，將被用于預(yù)測信道估計的抽取的信道估計的選擇能夠在實現(xiàn)小預(yù)測誤差的同時使用具有低實現(xiàn)復(fù)雜性的預(yù)測方法。此外，如在上面更詳細(xì)地參照圖3所述，抽取的信道估計的選擇允許在解壓縮期間隨機接入。在上面的等式(1)中表示通過抽取203選擇的子集。

在607，通過預(yù)測(例如，圖2的預(yù)測205)使用抽取的信道估計預(yù)測第一信道估計的第二信道估計(以下，“預(yù)測的信道估計”)。預(yù)測第二信道估計的方法可以是但不限于線性內(nèi)插或MMSE估計。在如上述圖5所示使用線性內(nèi)插預(yù)測第二信道估計的本公開的實施例中，通過上面的等式(2)表示預(yù)測的信道估計。

盡管可以使用預(yù)定有限精度表示第一信道估計，但是與第一信道估計相比，可以使用更高精度表示預(yù)測的信道估計，因為它們不被緩存。

在609，使用第一信道估計和預(yù)測的信道估計通過誤差計算(例如，圖2的誤差計算207)計算信道估計誤差，其中，信道估計誤差包括第一信道估計和預(yù)測的信道估計之間的差，但不限于此。根據(jù)上述等式(3)產(chǎn)生第一信道估計和預(yù)測的信道估計之間的差。

可以通過E_l表示誤差的集合。這些誤差如下所述以有限精度格式被緩存(例如，圖1的緩存211)，例如，具有比特寬度BitW的定點表示。這些誤差可能超出比特寬度BitW的最大表示范圍，在這種情況下，它們可以被取整和飽和。取整和飽和的誤差通過和相應(yīng)集合表示。在集合和的緩存之后，壓縮完成。

由于使用抽取的信道估計而不是重建的信道估計來預(yù)測第二信道估計，因此沒有誤差傳播。也就是說，如果一個預(yù)測的信道估計包括誤差，則該誤差不影響其它預(yù)測的信道估計。通過改變用于表示信道估計誤差的比特數(shù)，可以權(quán)衡壓縮性能和解壓縮質(zhì)量(速率-失真權(quán)衡)，如上面更詳細(xì)地參照圖3所述。這能夠靈活適應(yīng)各種通信信道、調(diào)制和編碼率以及信號傳播環(huán)境。

如果對沒有被選擇為抽取的信道估計的第一信道估計值產(chǎn)生預(yù)測的信道估計，則計算的誤差小且與第一信道估計相比具有較小的動態(tài)范圍。其結(jié)果是，對于給定解壓縮近似質(zhì)量目標(biāo)，可以使用更少比特來壓縮誤差，如上面更詳細(xì)地參照圖3所述。這導(dǎo)致壓縮增益。

在611，通過壓縮(例如，圖2的壓縮209)來壓縮信道估計誤差。壓縮方法可以是但不限于使用預(yù)定表示(例如，具有給定比特寬度的定點、量化壓縮、無損壓縮或有損壓縮)對信道估計誤差進行編碼。

在613，抽取的信道估計和壓縮的信道估計誤差被緩存(例如，圖2的緩存211)。如上面更詳細(xì)地參照圖3所述，壓縮的信道估計誤差可被解壓縮，并與抽取的信道估計一起用于對第一信道估計進行近似。

圖7是根據(jù)本公開的實施例的接收信道上的信號，通過抽取、預(yù)測、誤差壓縮來壓縮信道估計緩存器，從抽取的信道估計和壓縮的誤差對原始信道估計進行近似，以及發(fā)送近似的信道估計的方法的流程圖。圖7包括圖6的所有操作加上計算預(yù)測的信道估計、對原始信道估計進行近似和發(fā)送近似的信道估計。與圖6中的操作一樣的圖7中的操作以相同的方式操作。因此，下面不重復(fù)描述與圖6中的操作一樣的圖7中的操作。

參照圖7，在701，通過解壓縮(例如，圖3的解壓縮301)根據(jù)上述等式(2)從關(guān)于第一信道估計的集合的緩存的抽取的信道估計和壓縮的信道估計誤差計算預(yù)測的信道估計?？梢栽诰彺?例如，圖2的緩存211)之后接收信道估計和壓縮的信道估計誤差。

在703，通過近似(例如，圖3的近似303)從701中產(chǎn)生的預(yù)測的信道 估計和根據(jù)上述等式(4)的壓縮的信道估計誤差對第一信道估計進行近似。

703的結(jié)果包括近似信道估計和抽取的信道估計然而，由于存儲之前誤差的取整和飽和導(dǎo)致會與h_l[k]不同?？梢酝ㄟ^改變比特寬度BitW權(quán)衡失真和壓縮性能。

在705，通過發(fā)送器(未示出)發(fā)送近似的第一信道估計。

盡管已經(jīng)參照本公開的詳細(xì)描述說明了本公開的特定實施例，但是在不脫離本公開的范圍的情況下，可以對本公開進行各種形式的修改。因此，本公開的范圍不應(yīng)僅基于描述的實施例確定，而是基于所附權(quán)利要求及其等同物確定。