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CN104272632B - 无线通信网络中的方法和节点 - Google Patents

无线通信网络中的方法和节点 Download PDF

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CN104272632B CN201380006756.0A CN201380006756A CN104272632B CN 104272632 B CN104272632 B CN 104272632B CN 201380006756 A CN201380006756 A CN 201380006756A CN 104272632 B CN104272632 B CN 104272632B
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Abstract

接收器(120)和接收器(120)中的方法(600)，用于对从无线网络节点(110)接收到的信号进行迭代信道估计和数据解码，所述无线网络节点包括在无线通信网络(100)中。所述方法(600)包括检测(601)所述无线网络节点(110)的信号，根据空间交替的广义期望最大化(SAGE)算法的迭代应用对检测到的(601)信号进行(602)信道估计；根据已进行的(602)信道估计和经估计的信道参数确定(603)信道/链路质量；根据所确定(603)的信道质量选择(604)多入多出(MIMO)检测器；根据所确定的(603)信道质量分别确定(605)开启和/或关闭软迭代ICE；将已进行的信道估计迭代(606)预定次数。

Description

无线通信网络中的方法和节点
技术领域
本文所述的实施方式大体上涉及一种接收器以及一种接收器中的方法。具体而言，本文描述了一种在无线通信网络中进行自适应联合迭代信道估计和解码的机制。
背景技术
接收器也称为用户设备、移动台、无线终端和/或移动终端，被启用于无线通信网络(有时也称为蜂窝无线系统)中的无线通讯。可以通过无线接入网(RAN)以及可能一个或多个核心网在如两个接收器之间，接收器与有线电话之间和/或接收器与服务器之间进行通信。
无线通信可包括例如语音、消息、分组数据、视频、广播等各种通信服务。
接收器可进一步称为移动电话、蜂窝电话、平板电脑或者有无线功能的笔记本电脑。本文中的接收器可以为，例如，便携式、口袋式、手持式、计算机内含或车载式的移动设备，其开启后可通过无线接入网络与另一实体(例如另一接收器或服务器)进行语音和/或数据通信。
无线通信网络覆盖一个地理区域，其划分为小区区域，每个小区区域由一个无线网节点或基站服务，例如无线基站(RBS)，其在一些网络中，依据所用技术和术语，可称为发射器、“NB”、“eNodeB”、“NodeB”或“B node”。所述网络节点可以基于传输功率分为不同种类，例如宏eNodeB、家庭eNodeB或微微基站，因而小区尺寸也不同。
有时，所使用的“小区”表达可用于表示无线网络节点本身。然而，该小区在普通术语中还可用于表示地理区域，其中由基站站点中的无线网络节点/基站提供无线覆盖。位于基站站点的无线网络节点可以服务一个或者几个小区。无线网络节点通过在射频上运行的空中接口与各无线网络节点范围内的接收器进行通信。
在某些无线接入网络中，几个无线网络节点可以通过比如线路或者微波连接到如通用移动通讯系统(UMTS)中的无线网络控制器(RNC)。所述RNC，如在GSM中有时也称为基站控制器(BSC)，可以监督并协调多个与其相连的无线网络节点的各种活动。GSM是全球移动通信系统的简称(最初名称为：移动专家组移动通信特别小组)。
在第三代移动通信标准化伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)中，无线网络节点，也称为eNodeB或eNB，可以连接到一个网关，例如无线接入网关，也可以连接到一个或多个核心网。
在本文中，下行链路，下游链路或前向链路这些表达可用于描述从无线网络节点到接收器的传输路径。上行链路、上游链路或反向链路这些表达可用于描述相反方向的传输路径，即从接收器到无线网络节点。
第三代移动通信之后的通信系统，例如3GPP LTE，在UE接收器处使用多入多出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)接入方案来提供下行链路中的高数据速率。在LTE中，例如，UE类型5，下行链路能够支持高达300Mbps的数据速率；以及在高级LTE中，例如UE类型8，下行链路能够支持高达3Gbps(每秒千兆位)的数据速率。
接收器在能够接收来自服务无线网络节点的下行链路数据之前需要执行信道估计。该信道估计基于由无线网络节点发射的参考信号。已经在LTE下行链路中定义了大量参考信号，例如，小区参考信号(CRS)。CRS在所有子帧和载波的所有资源块中进行传输。
信道估计的质量对于支持非常高的数据速率非常重要，尤其是在高时频选择信道(或双选择信道)条件中。然而，即使采用了先进的(迭代)MIMO检测器，在高数据速率场景和在恶劣的信道条件下，例如扩展的典型城市300赫兹(Hz)信道模型(ETU300)，基于小区参考信号的信道估计(CRS-CE)会出现误差平台。
联合信道估计和数据解码(JCED)技术被视为在双选择信道条件下满足高数据速率的可能候选之一。然而，至今，JCED的复杂度还是很难处理。因此，比较可行的方案是采取迭代JCED，本文中称为联合迭代信道估计和数据解码(JoICED)，用较低的复杂度的JoICED来逼近JCED的性能。
在JoICED框架内，消息主要在3个接收器部件(即，信道估计器、数据检测器和信道解码器)之间进行交换。尽管JoICED被认为具有较低的复杂度，但是由于存在大量的在线矩阵求逆，实施复杂度显然非常高。进一步地，当软数据反馈质量差时，例如，当已传输比特和软数据反馈之间的经估计的互信息(MI)少时，非自适应的JoICED性能很差。
文献中存在许多用于进行软迭代ICE的方法。但是，当前的现有技术可以大体上分为两种方法。
第一种方法包括联合线性最小均方差(联合LMMSE)，也称为基于最大后验概率(MAP)的软迭代ICE。基于反馈软数据是理想的这种假设，这种方法从LMMSE角度来说可能是最佳的。然而，由于存在相当规模的在线矩阵求逆，所述复杂度在容量限制的UE接收器的实际目标上很难实施并且是切实不可行的。
第二方法根据，例如，基于期望最大化(EM)和广义交替最大(SAGE)框架的软迭代ICE、基于变分法的软迭代ICE等。基于EM/SAGE框架的软迭代ICE与联合LMMSE相比具有相对较低的复杂度。然而，大多数这些方法实际上并不是为基于固有HARQ的LTE系统而设计的。
如先前所述，基于联合LMMSE的方法从LMMSE角度说是最佳的，但是由于在线矩阵求逆的维数巨大，需要大量复杂的计算，这种方法对于计算能力有限的UE接收器实施是行不通的。
此外，当反馈软数据(例如，从位于接收器侧的已传输的比特和对应的软比特之间测量的互信息意义上)的质量非常差时，上述所应用的方法产生非常差的性能，从而具有严重的不利影响。而且，当反馈软数据的质量差时，上述现有技术文献等描述的具有低轶近似的EM/SAGE-MAP框架显然不适合高阶调制。
现有技术文献中已经提出了一些技术用于进行软迭代ICE来处理质量差的反馈软数据。然而，这些方法对于固有地具有HARQ的LTE和基于MIMO-OFDM的系统来说并不是那么简单。另一方面，已经提出了其中一种方法，所谓的最小平方，来处理质量差的反馈软数据。尽管这种方法可以在UE接收器中使用，然而，这种方法的性能不是很好。
进一步，最重要的是，为了最小化误码率(BER)或误块率(BLER)，依赖于信道的条件，调度极其重要，该调度包括了开启和/或关闭JoICED框架内的软迭代ICE。已经根据蚁群优化算法提出了双迭代接收器(即，无需软迭代ICE的软MIMO检测器和信道解码器)调度码本的创建。
进一步地，已经通过网格搜索提出了基于外信息转移图(EXIT)功能的激活调度，从而创建一个码本。然而，已经证明基于EXIT功能的激活调度是不精确的。
因此，在实际UE接收器中使用这些已知的现有技术方法是非常繁琐的并且在基于HARQ的系统中不能简单地实施这些已知的现有技术方法，因为调度很大程度上取决于信道条件，因此在信号传播条件不好的情况下可能导致性能不佳。
发明内容
因此，本发明的目标是避免至少一些上述缺点并且改善无线通信网络中的性能。
根据第一方面，该目标通过一种接收器中的方法实现，所述目标是对从无线网络节点接收到的信号进行迭代信道估计和数据解码，所述无线网络节点包括在无线通信网络中。所述方法包括检测无线网络节点的信号。进一步地，所述方法包括根据空间交替的广义期望最大化(SAGE)算法的迭代应用对检测到的信号进行信道估计。此外，所述方法还包括根据已进行的信道估计和经估计的信道参数确定信道/链路质量。此外，所述方法另外还包括根据所确定的信道质量选择多入多出(MIMO)检测器。所述方法此外还包括根据所确定的信道质量确定分别开启和/或关闭软迭代信道估计(软迭代ICE)。同样地，所述方法此外还包括将已进行的信道估计迭代预定次数。
根据第二方面，目标通过一种接收器实现，所述接收器用于对从无线网络节点接收到的信号进行迭代信道估计和数据解码，所述无线网络节点包括在无线通信网络中。所述接收器包括接收电路，用于接收来自无线网络节点的信号。进一步地，所述接收器还包括处理电路，用于检测无线网络节点的信号。所述处理电路还用于根据空间交替的广义期望最大化(SAGE)算法的迭代应用对检测到的信号进行信道估计。此外，所述处理电路还用于根据已进行的信道估计确定信道/链路质量。此外，所述处理电路还用于根据所确定的信道/链路质量选择多入多出(MIMO)检测器。另外，所述包括在接收器中的处理电路还用于根据所确定的信道/链路质量确定分别开启和/或关闭软迭代信道估计(软迭代ICE)。所述处理电路还进一步用于将已进行的信道估计迭代预定次数。
自适应JoICED框架利用了具有低复杂度并且具有时移变化自适应性质的软迭代ICE，能够根据信道条件调整信道估计器和软MIMO检测器并最大化吞吐量。进一步地，与软迭代ICE的现有技术方法不同，可以很容易地在任何基于MIMO-OFDM的UE接收器中使用如所附权利要求书界定的用于进行自适应低复杂度联合迭代信道估计和解码的方法。在自适应JoICED框架内，一些实施例可利用链路质量度量，即，(1)认知调度器和(2)预先适应TDEC的HARQ缓存控制器(pre-AHBC)。
(1)所述认知调度器根据信道状态和传输块的接收调制编码方案选择合适的软MIMO检测器。此外，所述调度器可根据信道条件开启或关闭软迭代ICE。
(2)当软反馈数据的质量差时，利用pre-AHBC可避免由JoICED引起的错误传递。进一步地，根据一些实施例，本文所述的两种链路质量度量可以用于执行pre-AHBC操作。
因此，所述方法的结果不依赖于信道条件和/或软数据反馈或至少对于信道条件和/或软数据反馈不是特别敏感。
此外，通过使用SAGE算法，根据一些实施例所述，与基于期望最大化(EM)算法的已知迭代方法相比，可以实现更快的融合。
进一步地，根据一些实施例，增强的信号处理技术进一步提高了无线通信系统内的吞吐性能。
这样，提供了无线通信网络内的改进性能。
本发明的所述实施例的其他目标、优势和新颖特征可从以下的具体实施方式中清楚看出。
附图说明
参照图示出实施例实例的附图，对本发明的实施例进行更详细地描述，其中：
图1为图示了根据一些实施例的无线通信网络的方框图。
图2为图示了根据实施例的接收器架构的实施例的方框图。
图3为图示了根据本发明的实施例的软迭代ICE的方框图。
图4为图示了根据本发明的实施例的通过2D跳动窗口进行信道重新估计的方框图。
图5为图示了根据不同实施例的标准化吞吐量和噪声比的图解。
图6为图示了根据本发明的实施例的接收器中的方法的流程图。
图7为图示了根据本发明的实施例的接收器的方框图。
具体实施方式
本文所述的本发明的实施例被定义为一种接收器以及接收器中的方法，它们可在下面描述的实施例中付诸实践。然而，这些实施例可为示例性的并且可采取多种不同的形式实现，且不应视为限于本文所提出的实施例；实际上，这些实施例的提供使得本发明将变得透彻且完整。
从以下结合附图考虑的详细说明中，还可清楚地了解其他目标和特征。但应了解，附图仅用于说明并且不作为对本文所披露的实施例范围的定义，所述范围应参考随附的权利要求书。此外，附图未必按比例绘制，因此除非特别说明，附图的目的仅在于从概念上说明本文所述的结构和过程。
图1为包括服务无线网络节点110和接收器120的无线通信网络100的示意图。无线通信网络100可至少部分地基于无线接入技术，例如，3GPP LTE、高级LTE、演进型通用陆地无线接入网络(E-UTRAN)、通用移动通信系统(UMTS)、全球移动通信系统(最初名称为移动通信特别小组)(GSM)/增强型数据速率GSM演进(GSM/EDGE)、宽带码分多址(WCDMA)、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络、单载波FDMA(SC-FDMA)网络、全球互通微波存取(WiMax)或超移动宽带(UMB)、高速分组接入(HSPA)、演进型通用陆地无线接入(E-UTRA)、通用陆地无线接入(UTRA)、GSM EDGE无线接入网络(GERAN)、3GPP2CDMA技术，如CDMA20001x RTT和高速率分组数据(HRPD)，暂举几例。所用的“无线通信网络”和“无线通信系统”这些表达可以在本发明的技术背景之内，有时可以彼此互换使用。
根据不同实施例，无线通信网络100可用于根据时分双工(TDD)和/或频分双工(FDD)原理而操作。
TDD为时分多路复用的一个应用，其用于将上行链路信号和下行链路信号及时分开，可能的话会使用保护时段，该保护时段位于上行链路信令与下行链路信令之间的时域中。如先前所论述，FDD表示发射器和接收器在不同的载波频率下操作。
图1中示意图的目的是提供无线通信网络100的简化的一般概述以及涉及的方法和节点，例如本文所述的服务无线网络节点110和接收器120以及所涉及的功能。所述方法、无线网络节点110和接收器120接下来将作为非限制性示例在3GPP LTE/高级LTE环境中进行描述，但是所披露方法、无线网络节点110和接收器120的实施例可基于另一种接入技术在无线通信网络100中操作，例如上述已经列出技术中的任一者。因此，尽管本发明的实施例描述是基于3GPP LTE系统，但是绝不限制于3GPP LTE。
所示的无线通信网络100包括服务接收器120的服务无线网络节点110。
服务无线网络节点110控制所服务的小区内的无线资源管理，例如，在小区内部将无线资源分配给接收器120并且确保服务无线网络节点110和接收器120之间可靠的无线通信。无线网络节点110通常可包括eNodeB，例如，在LTE相关的无线通信网络100中。然而，这种设置仅仅是一种图示示例。
如eNodeB等无线网络节点110可以给宏小区、微微小区、毫微微小区和/或其他类型的小区提供通信覆盖。宏小区通常覆盖相对较大的地理区域，例如，方圆几公里，并允许接收器120不受限制地访问网络提供商的订阅服务。微微小区通常可覆盖相对较小的地理区域并允许接收器120不受限制地访问网络提供商的订阅服务。毫微微小区通常还覆盖相对较小的地理区域，例如，家庭，并且除了不受限制的访问，还可以提供与微微小区关联的接收器120的受限制的访问，例如，包括在非开放用户群(CSG)中的接收器120、家庭中用户的接收器120等等。宏小区的网络节点可以称为宏网络节点或宏eNodeB。微微小区的网络节点可以称为微微网络节点或微微eNodeB。此外，按照一些术语，毫微微小区的网络节点可以称为毫微微网络节点、毫微微eNodeB、家庭网络节点或家庭eNodeB。接收器120用于接收无线信号，所述无线信号包括由服务无线网络节点110在下行链路中发射的信息。相应地，接收器120用于发射无线信号，所述无线信号包括服务无线网络节点110将要接收的信息。
应注意，图1所示的一个无线网络节点110和一个接收器120的网络设置应仅视为一项实施例的非限制性示例。无线通信网络100可包括任何其他数目和/或组合的无线网络节点110和/或接收器120。因此，本发明的一些实施例中可以涉及多个接收器120和其他配置的无线网络节点110。
因此，无论何时本文中提及“一个”接收器120和/或无线网络节点110，根据一些实施例，仍可涉及多个接收器120和/或多个无线网络节点110。
根据一些实施例，按照例如无线接入技术和所用术语，所述服务无线网络节点110可分别称为，例如，基站、NodeB、演进型节点B(eNB或eNode B)、基站收发信台、接入点基站、基站路由器、无线基站(RBS)、宏基站、微基站、微微基站、毫微微基站、家庭eNodeB、传感器、信标设备、中继节点、中继器或用于在无线界面上与接收器120通信的任何其他网络节点。
根据不同的实施例和不同的词汇，接收器120可表示为，例如，UE、无线通信终端、蜂窝移动电话、个人数字助理(PDA)、无线平台、移动台、平板电脑、便携式通信装置、笔记本电脑、计算机、用作中继器的无线终端、中继节点、移动中继器、用户端设备(CPE)、固定无线接入(FWA)节点或者用于与服务无线网络节点110进行无线通信的任何其他类型的设备。
根据一些实施例，如可以基于3GPP LTE/高级LTE，可以在无线通信网络100中执行一种在MIMO-OFDM环境中使用的用于进行自适应联合迭代信道估计和解码(JoICED)的方法。所述方法可以在具有软迭代ICE的可扩展实施复杂度的双选择信道条件中提供高数据速率。
而且，为了最大化或至少增加平均吞吐量，根据信道条件和调制编码方案(MCS)和传输方案，本文所述的JoICED技术的实施例可以调度合适的信道估计器和软MIMO解码器，例如，基于软线性最小均方误差(LMMSE)的并行干扰消除(SPIC)、基于软QR分解的M算法(QRD-M)。
一些实施例包括使用低轶SAGE-MAP框架的软迭代ICE，其实施复杂度是改变的。针对软迭代ICE滤波，为了通过限制给定小区带宽中过滤操作的数量来降低复杂度，可在一些实施例中使用所谓的2D跳动窗口。进一步地，只有依赖于轶的超小矩阵需要在每2D滤波窗口大小进行求逆(例如，当轶＝12，每5对物理资源块(PRB)的滤波窗口大小只需要对12x12矩阵求逆，而不是在非低轶EM/SAGE MAP或联合LMMSE情况下需要对840x840矩阵求逆)。该轶可以依赖于所参考的(先验已知的)2D跳动窗口的尺寸，并预估延迟扩展和多普勒扩展。进一步地，所示的基于低轶SAGE-MAP的软迭代ICE对于高阶调制字母表来说在数值上是稳定的。
本文所示的JoICED方法的自适应特性具有的好处比现有技术解决方案更多。
首先，JoICED迭代上的软迭代ICE和适合的软MIMO解码器的合适调度提供了显著的吞吐性能增益，尤其是在双选择信道条件下。取决于信道条件和MCS/CQI索引，一种新颖的启发式手段用于自适应调度软迭代ICE并合适地选择软MIMO检测器。一些实施例中所提出的技术可以很容易在接收器120中使用，接收器120利用所谓的链路质量度量(LQM)，本文表示为用于调度的LQM-S。LQM-S可以基于有效互信息(MI)/信噪比(SNR)计算(即，根据一些实施例，通过采用如所谓的互信息有效SNR映射(MIESM)，每比特平均互信息映射(MMIBM))。此外，本文中的调度器可以相应地通过利用LQM-S和信道参数估计(CPE)开启或关闭软迭代ICE。
此外，本文于此提出预先适应TDEC的HARQ缓存控制器(pre-AHBC)，其可以在显示为用于HARQ缓存控制的LQM-H基础之上，将适当的软比特(或者LLR)存储于JoICED迭代上，，从而抵抗通用/非自适应JoICED对HARQ缓存造成的不利影响，尤其当开启了软迭代ICE，并且利用了低质量软反馈数据的时候。
另外，根据不同实施例，pre-AHBC可以利用两种LQM-H度量中任一种。
本文所提出的自适应JoICED优于非自适应JoICED，以及可以移除/减少高阶调制字母表的误差平台，该高阶调制字母表在高时频选择信道条件中尤其坚持导频辅助的信道估计(尤其是如果在接收器中采用时间维度优先的2x1D信道估计技术)。
图2示出了LTE UE接收器方框图，用于通过软迭代ICE结合软MIMO检测器，即JoICED框架，进行下行共享物理信道(PDSCH)处理。一般来说，在JoICED框架内，任何软MIMO检测器/解映射器，例如，非迭代LMMSE、涡轮软PIC、涡轮QRD-M，可以在不同的实施例中使用。
在自适应JoICED框架内，可以根据MIESM/MMIBM等经估计的LQM-S以及多普勒扩展、延迟扩展和空间相关性估计、信道参数估计(CPE)等信道参数来调度合适的信道估计器，即，CES-CE(可以采用任何基于导频的技术)或结合合适的软MIMO检测器的软迭代ICE。此外，当调度器激活软迭代ICE时，软数据反馈的质量可能会很差。在这种情况下，pre-AHBC可根据LQM-H通过JoICED迭代存储从软MIMO检测器输出的合适软比特(或LLR)。
而且，根据所示基于CPE的自适应JoICED框架的实施例，可以结合其他迭代分量，即软迭代ICE和软MIMO检测器，采用ICI抑制和/或消除。下面给出了用于估计ICI矩阵从而执行抑制或消除的方法的两项实施例，以完整自适应JoICED框架。
根据第一实施例，可以通过采用混合时/频域信道估计经过线性插值或泰勒展开式近似时域信道系数的时间变化。此外，还可以通过所谓的多项式扩展模型(P-BEM)进行高阶插值。线性插值可以视为具有第一阶的P-BEM的特例。
进一步地，根据第二实施例，可以使用所谓的全信道频率响应矩阵的规范结构，该矩阵包括OFDM符号内的对角元素和非对角元素，所述结构可以巧妙地由时间相关性(即，内部OFDM符号相关性)的特征向量表示。
图3描绘了软迭代ICE的详细结构，该软迭代ICE根据所使用的(特别是基于MI的)LQM-H利用从涡轮解码器(TDEC)或软MIMO检测器输出的先验LLR。
软迭代ICE的基本原理包括，为防止出现一个码字失败或两个码字都失败的情况出现，对信道进行重新预估。为了重新估计信道，软数据(或部分已知数据)可以用作虚拟导频。此外，如先前所述，软信道预估的质量很大程度上依赖于软数据或先验(APP)LLR的质量(或与其直接成正比)。换句话说，当软数据(APP-LLR)反馈的质量非常差时，如果在接收器120中采用包括pre-AHBC的实施例，这时软信道估计的质量可以提供改进的和满意的结果，应结合图5的展示将进一步说明和讨论。
此外，每接收天线和每给定资源元素(RE)或子载波经过FFT后的接收信号模型读作：
其中k对应于子载波，l对应于子帧内的OFDM符号。进一步地，ri[k,l]∈C对应于第i个天线端口和第[k,l]个RE位置处的(FFT后的)接收数据。NT对应于携带发射天线端口的小区参考信号(CRS)的数目。NS对应于层数或空间流的数目。另外，Pj,s[k,l]对应于第[k,l]个RE的(已知小区的)预编码矩阵的第(j,s)个元素。对应于预编码矩阵P[k,l]的第j行。
如果预编码矩阵中的位置为CRS位置，则预编码元素可以根据CRSRE映射适当地视为1或0。
另一方面，在UE特定场景的情况下，预编码器在接收器120处可能是未知的，因此，在所述情况下，根据一些实施例，资源块上的维纳滤波是不可能的，并且只可以利用PRB对内的滤波。进一步地，对应于在第s层具有相应复杂符号的传输数据符号列向量。对应于具有与第j个发射天线对应的相应复杂符号xj[k,l]∈C的有效传输数据符号列向量。Hi,j[k,l]∈C对应于第(i,j)条Rx-TX路径的CFR。ni[k,l]对应于具有零均值和方差的复数循环白高斯噪声。
根据一些实施例，可以利用2x1D维纳滤波或2D维纳滤波而不利用软数据执行初始的CRS-CE。
图4示出了在普通的CP下的软迭代ICE框架内的信道(重新)估计。该估计采用所谓的基于跳动窗口的2D维纳滤波器，窗口尺寸为1个PRB对。在跳动窗口内，所有的信道估计都可用于一次性估计。另一方面，也可以采用能够在增加复杂度的同时提高性能的滑动窗口(例如，使用一对PRB尺寸的颗粒度)。然而，考虑到复杂度和性能之间的权衡，2D跳动窗口对于软迭代ICE来说可能比2D滑动窗口具有一定的优势。
针对软迭代ICE滤波，所有软数据符号和导频在每个已分配的RE处都是可用的，可以计算一个子载波间隔(假设全资源分配)的信道自相关性。频率方向中的维纳滤波器(或窗口)长度表示为Mf，而时间方向中的维纳滤波器长度表示为Mt。一般来说，频率方向中的窗口大小可以是快速傅里叶变换(FFT)大小，时间方向中的窗口大小可以是子帧长度(例如，正常CP的14个OFDM符号)。然而，从实施方式的角度来说，较大窗口大小可能意味着较高复杂度代价，所以可能优先选择合理大小的窗口。
为了通过采用2D跳动窗口进行软迭代ICE滤波，为了在跳动窗口内的所有RE上重新估计CFR用于公式2中给出的第(i,j)条Rx-Tx路径，如公式4中的描述，公式1中给出的每RE接收信号可以在所使用的窗口大小内进行向量化。可以注意到接收符号按列进行向量化，即，在滤波窗口内将每OFDM符号接收符号堆叠在彼此的上方。
考虑到2D跳动窗口(m对应于信道自相关性矩阵的近似秩)，以下给出了基于低秩SAGE-MAP的时移变化的软迭代ICE伪算法。
其中：
对应于信道自相关性并可以用频率(Rf)和时间方向(Rt)的信道自相关性的克罗内克乘积表示为
Rhh可以使用奇异值分解(SVD)来分解，并可以近似于主要的奇异值m，即：
Rhh＝UΛUH
≈UmΛmUm H。
其中：
Um对应于单位矩阵U的第一m列。
Λm对应于对角矩阵A的第一m对角元素。根据一些实施例，主要的奇异值或秩m可取决于跳动窗口大小和CPE。
为包括输入到软迭代ICE中的有效噪声方差的对角矩阵。
其中，
应注意，近似值是基于有效软符号误差与噪声ni[k,l]不相关这种假设。而且，假设CFR之间空间上不相关。为包括滤波窗口内与第j个发射天线对应的有效软符号()或导频/CRS的对角矩阵。这时可以计算软符号和对应的方差。
如先前所述，根据信道状态，为了通过JoICED迭代选择合适的软MIMO检测器以及开启/关闭软迭代ICE，认知调度器可利用一个或两个关键的输入。输入到所述调度器的两个关键输入可包括链路质量度量调度(LQM-S)或信道参数估计(CPE)。
根据一些实施例，调度器可以重用LQM-S，例如接收器120中的CQI估计器的MIESM/MMIBM。进一步地，可以获得CPE。根据上述两种关键的输入信息，除了从控制信道中获得的MCS和传输方案，调度器可以根据预测的误块率(BLER)区域(通过LQM-S映射)和CPE从候选检测器的集合中选择合适的(软)MIMO检测器。而且，调度器还可以相应地输出是否应该开启或关闭软迭代ICE。换句话说，调度器操作的一些实施例可能构成以下带约束的最优化问题：
其中TxX和MCS分别对应于所使用的传输方案和MCS索引。
此外，上述满足约束的问题优化的副产品，也可以确定软迭代ICE是否根据一些实施例启用了迭代。
尽管上述优化问题可能看起来简单，遗憾的是，对于LTE类的无线通信系统100，其并不容易分析解决。因此，根据一些实施例，对于实际芯片设计中有限的JoICED迭代预算来说，预定的调度集合可以通过模拟来获得。因此，根据上面所述的两种关键输入信息，即，LWM-S和CPE，调度器可以从该集合中搜索合适的调度步骤。以下示例示出了用于现实系统中基于码本的认知调度器的概念。
根据一些实施例，在用于空间复用传输方案和16QAM调制字母表的ETU300高空间相关性信道条件下，认知调度的示例如下。
调度器经由LQM-S进行预测来确定如BLER等信道条件。当预测的BLER小于某个可以经由LQM-S的映射获得的预定阀值时，调度器可以至少在第一迭代中选择ML/MAP类型的接收器进行数据检测，因为都知道当空间相关性很高并在中/高SNR区间中运行时，他们优于LMMSE接收器。
由于ETU300为双选择信道，调度器可以根据选定的调度集在下面的JoICED迭代中激活软迭代ICE。
然而，如果预测的BLER大于某个预定阀值(即，当在低SNR区间中运行)，这时调度器宁愿选择LMMSE型的接收器，因为ML/MAP型接收器在低SNR区间中相比于LMMSE类型的接收器表现不佳。
进一步，由于众所周知软迭代ICE在低SNR区间中性能欠佳，根据一些实施例，可能会为了节省功率和延迟而被关闭。
根据一些实施例，为了减少通用/非自适应JoICED对HARQ缓存的有害影响，尤其是当开启软迭代ICE并利用低质量软反馈数据时，可以采用预先适应TDEC的HARQ缓存控制器(pre-AHBC)。换句话说，根据一些实施例，pre-AHBC的功能是避免或至少最小化低质量软反馈数据导致的JoICED迭代上的错误传播，以及进一步通过利用一下给出的任何LQM-H最小化JoICED迭代上的BER/BLER。
根据一些实施例，可以利用下面两种LQM-H用于pre-AHBC。
第一个新颖的启发式LQM-H就是利用LLR的前二阶统计量计算有效的互信息(MI)，在不同的实施例中，可以通过考虑MI的动态变化或通过利用LLR的可靠性或所谓的符号信息进一步提高该LLR的精确度。
其中：
对应于取决于JoICED迭代次数(JoICEDitr#)、码字/传输块(CW#c)、MCS索引(MCS)和软MIMO检测器的有效标量。
SI(AVE[k,l],VAR[k,l])为每符号或资源元素符号信息(SI)，与每符号MI成比例，取决于参数，即{AVE[k,l],VAR[k,l]}。
遗憾的是，SI度量可能不精确，尤其是当JoICED分量存在某个错误传播，即软迭代ICE和/或软MIMO检测器。
一些实施例可以通过合入所谓的修正项，即，每符号MI/SI的动态(或等价于方差)，提高精确度估计。可以注意到，或者通过使用直接从LLR可靠性中得出的MI，或者只使用计算出的每个符号SI的方差，就可以计算出该修正项。在一些实施例中优选后一种技术。
λi为依赖于调制编码方案(MCS)和经由模拟获得的软MIMO检测器的修正因子。αi为取决于经由模拟获得的MCS的标准化因子。NSymb表示用于LQM-H计算的OFDM符号数目。Ndata表示用于LQM-H计算的数据子载波数目。M对应于所使用的调制字母表内的星座点数目。
可以提及的是，这些新颖的基于MI的度量还可以用于CQI估计(或链路自适应)。
根据一些实施例，第二个新颖LQM-H是较现有技术中所使用版本性能更好的版本，该版本引入了正则化，例如，L1、L2范数，来作为修正项，并且根据某些实施例，引入与有效MI基础上的第一LQM-H度量相比相对不复杂的版本。
其中，R-norm表示依赖于JoICED迭代次数(JoICEDitr#)、码字/传输块(CW#c)和MCS索引(MCS)的正则化范数度量。r为接收(后置FFT)信号向量。为包括经估计的用于所使用的JoICED迭代的数据符号的对角矩阵。为根据是否开启或关闭用于所使用的JoICED迭代的软迭代ICE与CRS-CE或软-CE对应的信道估计的向量。β对应于依赖于经由模拟获得的MCS索引的修正因子。根据一些实施例，p分别表示范数-1或范数-2，即p＝1或p＝2。
可以注意到，根据一些实施例，针对LMMSE类型的检测器，可以很容易采用这种正则化的范数度量，而针对ML/MAP类型的接收器，软比特可能需要转换成合适的硬符号。
换句话说，pre-AHBC的功能可以重新迭代。如果任一码字的循环冗余校验(CRC)失败，pre-AHBC使用合适的LLR集合更新HARQ缓存，该LLR在合适的JoICED迭代处从MIMO检测器/解调器(LD1)输出，该迭代相应地最大化或最小化上述在迭代上的LQM-H。因此，pre-AHBC的一些实施例可以在数学上分别表示上述两种LQM-H，如下：
自适应JoICED的一些实施例可以通过所列出的模拟显著优于通用/非自适应JoICED。表1中给出了所使用的测试场景中的LTE PDSCH解调的关键模拟参数。
表1
图5示出了根据所发明的方法的低复杂度自适应JoICED的实施例的性能，该JoICED处于16QAM调制字母的双选择信道条件(ETU300中等相关)下。如经由这些数值结果确定的那样，在高时频选择信道条件中，自适应JoICED的一些实施例如预期般优于非自适应/通用JoICED和其他CRS辅助的解调场景。CRS辅助的参考曲线对应于具有各种固定检测器的解调，即带SPIC的LMMSE，该检测器仅可以在一些实施例中利用CRS辅助的信道估计。此外，对于非自适应JoICED，在所有JoICED迭代上开启带SPIC的LMMSE以及软迭代ICE。
根据一些实施例，自适应JoICED的认知调度器可以在JoICED迭代上调度检测器和信道估计器，如下：在第一迭代时，使用基于CRS-CE的QRDM检测器，第二迭代使用基于CRS-CE的带SPIC的LMMSE检测器，而最后一次迭代使用基于软迭代ICE的LMMSE。至少在第一迭代中选择QRDM检测器的原因是由于空间相关的信道类型，因为ML类型的接收器相比于LMMSE类型的检测器可以给空间相关的接收器提供更好的性能。在下面的JoICED迭代中，根据一些实施例，调度器可以主要选择SPIC而不是QRDM检测器，因为在第一解码尝试中已经利用QRDM检测器得到了使用ML类型接收器的大部分增益。进一步，考虑在以下迭代中性能增益和能量消耗之间的交换，对于所考虑到的场景来说，更有可能选择SPIC。在最后的迭代中，自适应JoICED开启软迭代ICE和非迭代LMMSE检测器而不是带SPIC的LMMSE，因为在最后的迭代中的调度组合在信任传播的意思上似乎打破了这种循环传递本质，或任何由SPIC导致的错误传播，从而显著移除/减少误差平台。
图6为图示了接收器120中的方法600的实施例的流程图，该方法用于对从无线网络节点110接收的信号进行迭代信道估计和数据解码，无线网络节点包括在无线通信网络100中。无线通信网络100可以基于第三代移动通信标准化伙伴项目(3GPP LTE)。接收器120可以为用户设备(UE)。根据一些实施例，无线网络节点110可包括演进型节点B(eNodeB)。
接收器110可在数据信道上接收由无线网络节点120传输的信号，该数据信道可包括下行共享物理信道(PDSCH)。根据一些实施例，对应的控制信道可包括增强的物理下行控制信道(EPDCCH)。
为了适当地进行传输，方法600可包括多个动作601至607。
但应注意，可按照与所列举指示有些不同的时间顺序执行所述动作601-607中任何、一些或所有动作，或者甚至可同时执行它们。进一步地，应注意，例如，动作607等一些动作是可选的并且只在一些实施例中执行。方法600可包括以下动作：
动作601
检测无线网络节点110的信号。
动作602
根据空间交替的广义期望最大化(SAGE)算法的迭代应用对检测到的(601)信号进行信道估计。
进一步地，根据一些实施例，可以使用最大后验概率(MAP)准则进行信道估计。
根据一些实施例，可以根据SAGE-MAP框架通过如2D跳动窗口等窗口辅助的低轶软迭代ICE滤波进行信道估计。
动作603
根据已进行的(602)信道估计和经估计的信道参数确定信道/链路质量。
根据一些实施例，所确定的信道/链路质量可包括，例如，LQM-S、LQM-H和/或信道参数估计(CPE)。动作604
根据所确定(603)的信道/链路质量选择多入多出(MIMO)检测器。
根据一些实施例，可以从以下组中的各项选择MIMO检测器：非迭代线性最小均方误差(LMMSE)、基于软LMMSE的并行干扰消除(SPIC)和/或基于软QR分解的M算法(QRD-M)。
动作605
根据所确定(603)的信道/链路质量分别开启和/或关闭软迭代信道估计(软迭代ICE)。
根据一些实施例，可以基于链路质量度量调度(LQM-S)和/或信道参数估计(CPE)开启和/或关闭软迭代ICE。
动作606
将已进行(602)的信道估计迭代预定次数。
信道估计的迭代次数可以为，例如，1、2、……、n次，其中n为一个任意整数。在一些实施例中，可以对信道估计迭代3次。
动作607
根据一些可选的实施例，可执行此动作。
预先自适应涡轮解码器(TDEC)的混合自动重传请求(HARQ)缓存控制器(pre-AHBC)可以根据HARQ缓存控制的链路质量度量(LQM-H)为了解决任何错误传播存储软比特。
图7为图示了无线通信网络100中接收器120的方框图。接收器120用于接收来自无线通信网络100内无线网络节点110的无线信号。进一步地，根据执行无线网络节点110接收到的信号的迭代信道估计和数据解码的动作601至607中的任何、一些或所有动作，接收器120用于执行上述方法600，无线网络节点包括在无线通信网络100中。
无线通信网络100可以基于第三代移动通信标准化伙伴项目(3GPPLTE)。接收器120可以为用户设备(UE)。根据一些实施例，无线网络节点110可包括演进型节点B(eNodeB)。
接收器110可在数据信道上接收由无线网络节点120传输的信号，该数据信道可包括下行共享物理信道(PDSCH)。根据一些实施例，对应的控制信道可包括增强的物理下行控制信道(EPDCCH)。
为增强清晰度起见，接收器120的任何内部电子器件或其他部件，对于理解本文所述实施例而言，并不是完全不可缺少的，故在图7中忽略。
接收器120包括接收电路710，用于接收来自无线网络节点110的信号。
进一步地，接收器120包括处理电路720，用于检测无线网络节点110的信号。处理电路720可进一步用于根据空间交替的广义期望最大化(SAGE)算法的迭代应用对检测到的信号进行信道估计。此外，处理电路720还用于根据已进行的信道估计确定信道/链路质量。此外，处理电路720还可用于根据所确定的信道/链路质量选择MIMO检测器。另外，处理电路720还用于根据所确定的信道质量确定分别开启和/或关闭软迭代ICE。此外，处理电路720还用于将已进行的信道估计迭代预定次数。
根据一些实施例，处理电路720可进一步用于使用(MAP)准则进行信道估计。
根据一些实施例，处理电路720可进一步用于根据SAGE-MAP框架通过如2D跳动窗口等窗口辅助的低轶软迭代ICE滤波进行信道估计。
根据一些实施例，处理电路720可进一步基于链路质量度量调度(LQM-S)和/或信道参数估计(CPE)用于开启/关闭软迭代ICE。
为了解决任何错误传播，处理电路720可进一步通过预先自适应涡轮解码器(TDEC)的HARQ缓存控制器(pre-AHBC)根据HARQ缓存控制的链路质量度量(LQM-H)存储软比特。
此外，根据一些实施例，处理电路720可进一步用于从以下组的各项选择MIMO解码器：非迭代式LMMSE、SPIC和/或QRD-M。
所述处理电路720可包括，例如，中央处理单元(CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(ASIC)、微处理器或可解译并执行指令的其他处理逻辑中的一个或多个实例。因此，本文所用术语“处理电路”可表示包括多个处理电路的处理电路，所述多个处理电路实例为以上列举项中的任何、一些或所有项。
所述处理电路720可进一步执行数据处理功能，输入、输出以及处理数据，所述功能包括数据缓冲和装置控制功能，例如，呼叫处理控制、用户界面控制等。
此外，根据一些实施例，接收器120可包括至少一个存储器725。所述存储器725可包括用于临时性或永久性地储存数据或程序(即指令序列)的物理装置。根据一些实施例，所述存储器725可包括具有基于硅的晶体管的集成电路。此外，所述存储器725可为易失性或非易失性的。
进一步地，根据一些实施例，接收器120还可以包括发射电路730，用于传输将由服务无限网络节点110接收的上行链路中的信息。
接收器120中要执行的动作601-607可通过接收器120中一个或多个处理电路720以及用于执行所述动作601-607中功能的计算机程序代码来实施。因此，一种计算机程序产品，包括用于执行接收器120中所述动作601-607的指令，所述产品可执行方法600用于对从无线网络节点110接收到的信号的进行迭代信道估计和数据解码，当加载至接收器120的处理电路720时，计算机程序产品包括在无线通信网络100中。
例如，可采用数据载体的形式提供上述计算机程序产品，所述数据载体携带计算机程序代码，所述计算机程序代码用以在其加载至处理电路720时根据一些实施例来执行动作601-607中的任何、至少一些或所有动作。所述数据载体可为，例如，硬盘、CD-ROM光盘、存储棒、光储存装置、磁储存装置或任何其他合适的介质，如可以非暂时性方式中保存机器可读数据的磁盘或磁带。此外，所述计算机程序产品可进一步用作服务器上的计算机程序代码并且可远程下载至接收器120，例如，通过互联网或企业内部网连接。
本发明的具体实施方式中所用的以及附图中所示的术语并不意在限制于所述方法600、无线网络节点110和/或接收器120，这些是由所附权利要求书所限定的。
本文所用的术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一者或多者的任何和所有组合。此外，单数形式“一”和“所述”解释为“至少一个”，因此还包括多个，除非另外明确地陈述。应进一步了解，术语“包括”用于说明存在所述特征、动作、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、动作、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。

Claims (10)

1.一种接收器中的方法，用于对从无线网络节点接收到的信号进行迭代信道估计和数据解码，所述无线网络节点包括在无线通信网络中，其特征在于，所述方法包括：
检测所述无线网络节点的信号；
根据空间交替的广义期望最大化SAGE算法的迭代应用对检测到的信号进行信道估计；
根据已进行的信道估计和经估计的信道参数确定信道/链路质量；
根据所确定的信道/链路质量选择多入多出MIMO检测器；
根据所确定的信道质量确定分别开启或关闭软迭代信道估计ICE；以及
将已进行的信道估计迭代预定次数；
所述开启/关闭软迭代ICE的动作进一步基于链路质量度量LQM-S和/或信道参数估计CPE；
其中，所述方法进一步包括：
预先自适应涡轮解码器TDEC的混合自动重传请求HARQ缓存控制器pre-AHBC根据HARQ缓存控制的链路质量度量LQM-H存储软比特。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使用最大后验概率MAP准则进行信道估计。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行信道估计的动作进一步包括：基于SAGE-MAP框架，通过窗口辅助的低轶软迭代ICE滤波进行信道估计。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从以下组的各项选择所述MIMO检测器：非迭代线性最小均方误差LMMSE、基于软LMMSE的并行干扰消除SPIC或基于软QR分解的M算法QRD-M。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线通信网络基于第三代移动通信标准化伙伴项目长期演进3GPP LTE；所述接收器为用户设备UE；所述无线网络节点包括演进型节点B eNodeB。
6.一种接收器，用于对从无线网络节点接收到的信号进行迭代信道估计和数据解码，所述无线网络节点包括在无线通信网络中，其特征在于，包括：
接收电路，用于接收来自所述无线网络节点的信号；
处理电路，用于检测所述无线网络节点的信号，还用于根据空间交替的广义期望最大化SAGE算法的迭代应用对检测到的信号执行信道估计；以及进一步用于根据已进行的信道估计确定信道/链路质量；此外还用于根据所确定的信道/链路质量选择MIMO检测器；另外还用于根据所确定的信道质量确定分别开启或关闭软迭代ICE；以及进一步用于将已进行的信道估计迭代预定次数；
所述处理电路进一步用于基于链路质量度量LQM-S和/或信道参数估计CPE开启/关闭软迭代ICE；
其中，所述处理电路进一步用于，通过预先自适应涡轮解码器TDEC的混合自动重传请求HARQ缓存控制器pre-AHBC根据HARQ缓存控制的链路质量度量LQM-H存储软比特。
7.根据权利要求6所述的接收器，其特征在于，所述处理电路进一步用于使用后验概率最大化MAP准则进行信道估计。
8.根据权利要求6所述的接收器，其特征在于，所述处理电路进一步用于根据SAGE-MAP框架通过窗口辅助的低轶软迭代ICE滤波进行信道估计。
9.根据权利要求6所述的接收器，其特征在于，所述处理电路进一步用于从以下组的各项选择MIMO检测器：非迭代线性最小均方误差LMMSE、基于软LMMSE的并行干扰消除SPIC或基于软QR分解的M算法QRD-M。
10.根据权利要求6所述的接收器，其特征在于，所述无线通信网络基于第三代移动通信标准化伙伴项目长期演进3GPP LTE；所述接收器为用户设备UE；所述无线网络节点包括演进型节点B eNodeB。
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