背景技术
为有效提高空间复用技术的性能,LTE(Long Term Evolution,长期演进)中采用了基于码书(codebook)的有限反馈预编码方式,即,基站eNodeB根据终端UE发送的上行信号,估算eNodeB与UE之间的当前下行信道特性;选择码书限制子集及最佳预编码(precoding)码书,并将所选择的最佳预编码码书的索引告知UE;eNodeB使用选择的最佳预编码码书对发送给UE的数据进行预编码,具体地,图1为LTE PDSCH(Physical Downlink Shared Channel,物理下行共享信道)处理流程及预编码的示意图。
为简便说明LTE下行空间复用预编码原理,本文以LTE211R9协议(3GPPTS36.211v9.0.0,Technical Specification)为例作说明,其与LTE R10及后续协议的下行空间复用预编码相比,除运算复杂度等有些差异外,原理基本相同。
LTE下行空间复用支持eNodeB侧2天线(P=2)或4天线(P=4)配置,该方式分为:无延迟(Without)CDD(Cyclic Delay Diversity,循环延迟分集)的预编码模式、大延迟(Large Delay)CDD的预编码模式,本文中,分别将无延迟的预编码模式和大延迟的预编码模式简称为0CDD和LCDD。
对于0CDD,按以下模式进行预编码:
对于LCDD,按以下模式进行预编码:
其中,W(i)是P×υ阶的预编码矩阵,D(i)和U是支持LCDD的矩阵,针对各种不同层映射,具体设置参见表一(参考211协议表6.3.4.2.2-1)。
当P=2,W(i)=C1,C1对应码书索引0。
当P=4,W(i)=C
k,其中,
C
1,C
2,C
3,C
4对应码书索引12,13,14,15。
表一
预编码矩阵W(i)的值根据eNodeB和UE码书配置进行选择。当P=2,按下表二(211协议Table6.3.4.2.3-1)进行设置,表二中层2的空白栏表示标准还未完成或提供。
表二
当P=4,预编码矩阵W(i)由母矩阵Wn得到,Wn则按下式生成:
即通过对向量un作Householder(镜像)变换,得到Householder矩阵Wn,Wn的阶数为4×4。这里n是码书索引,即可选的预编码母矩阵索引,参见下表三(参考211协议Table6.3.4.2.3-2),上标(col1,col2,…)是母矩阵Wn列索引的有序集合,表示选取母矩阵的第col1列、第col2列、…顺序组合成新的矩阵,这个矩阵即为所需的预编码矩阵W(i)。
表三
对于LTE PDSCH预编码矩阵数据的选择,现有的技术方案主要是通过软件下发参数包的方式配给,这种软件方式的优点是灵活,兼容性好。但这种方式采用处理器处理这些矩阵运算,复杂度高,资源消耗大,处理效率低、处理速度也比较慢。
针对相关技术中利用软件配给方式完成LTE PDSCH预编码矩阵数据的选择,复杂度高,资源消耗大的问题,目前尚未提出有效地解决方案。
发明内容
本发明提供了一种LTE下行空间复用预编码的实现方法和装置,以解决现有技术中利用软件配给方式完成LTE PDSCH预编码矩阵数据的选择,复杂度高,资源消耗大的问题。
为解决上述技术问题,一方面,本发明提供一种LTE下行空间复用预编码的实现方法,该方法包括:检测是否需要进行空间复用预编码操作;在检测出需要进行空间复用预编码操作时,根据索引信息,从预先加载的码书表中获取预编码操作所需的码书,根据码书执行空间复用预编码操作。
优选地,在从预先加载的码书表中获取空间复用预编码操作所需的码书之前,方法还包括:执行预计算操作以获得空间复用预编码操作所需的码书;将获得的码书存储至码书表中。
优选地,空间复用预编码操作包括无延迟CDD预编码操作和大延迟CDD预编码操作,执行预计算操作以获得空间复用预编码操作所需的码书,将获得的码书存储至码书表中,包括:计算无延迟CDD预编码操作对应的预编码矩阵W(i);计算大延迟CDD预编码操作对应的积矩阵T,其中,积矩阵T=W(i)·D(i)·U,其中,D(i)、U为LTE211协议中大延迟CDD预编码操作对应的参量,W(i)=P×υ,P为天线数,υ为映射层数;将预编码矩阵W(i)和积矩阵T存储至码书表中。
优选地,将预编码矩阵W(i)和积矩阵T存储至码书表中,包括:将码书矩阵W(i)和积矩阵T,存储至对应的ROM中;将ROM中的数据进行复用优化,得到码书表。
优选地,根据索引信息,从预先加载的码书表中获取空间复用预编码操作所需的码书,根据码书执行空间复用预编码操作,包括:在空间复用预编码操作为无延迟CDD预编码操作时,通过天线数P、映射层数υ和码书索引确定对应的矩阵W(i);在空间复用预编码操作为大延迟CDD预编码操作时,通过天线数P、映射层数υ、i值、k值确定对应的积矩阵T,其中,i值、k值为LTE211协议中对应的参量,其中,i为LTE211协议中第i个符号数据的序号,
根据确定的矩阵W(i)和/或积矩阵T,得到对应的IQ复数系数矩阵,将IQ复数系数矩阵与层映射之后的数据相乘,以完成空间复用预编码操作。
另一方面,提供了一种LTE下行空间复用预编码的实现装置,包括:检测单元,用于检测是否需要进行空间复用预编码操作;执行单元,用于在检测出需要进行空间复用预编码操作时,根据索引信息,从预先加载的码书表中获取空间复用预编码操作所需的码书,根据码书执行空间复用预编码操作。
优选地,该装置还包括:预计算单元,用于在从预先加载的码书表中获取空间复用预编码操作所需的码书之前,执行预计算操作以获得空间复用预编码操作所需的码书;执行存储单元,用于将获得的码书存储至码书表中。
优选地,空间复用预编码操作包括无延迟CDD预编码操作和大延迟CDD预编码操作,预计算单元包括:第一计算模块,用于计算无延迟CDD预编码操作对应的预编码矩阵W(i);第二计算模块,用于计算大延迟CDD预编码操作对应的积矩阵T,其中,积矩阵T=W(i)·D(i)·U,其中,D(i)、U为LTE211协议中大延迟CDD预编码操作对应的参量,W(i)=P×υ,P为天线数,υ为映射层数;执行存储单元包括:存储模块,用于将预编码矩阵W(i)和积矩阵T存储至码书表中。
优选地,存储模块包括:第一存储子模块,用于将码书矩阵W(i)和积矩阵T,存储至对应的ROM中;确定子模块,用于将ROM中的数据进行复用优化,得到码书表。
优选地,执行单元包括:第一确定模块,用于在空间复用预编码操作为无延迟CDD预编码操作时,通过天线数P、映射层数υ和码书索引确定对应的矩阵W(i);第二确定模块,用于在空间复用预编码操作为大延迟CDD预编码操作时,通过天线数P、映射层数υ、i值、k值确定对应的积矩阵T,其中,i值、k值为LTE211协议中对应的参量,其中,i为LTE211协议中第i个符号数据的序号,
执行模块,用于根据确定的矩阵W(i)和/或积矩阵T,得到对应的IQ复数数据,将IQ复数数据与层映射之后的数据相乘,以完成复用预编码操作。
本发明有益效果如下:
在本发明中,在进行预编码操作前,预先设置码书表,其中,码书表中存储有预编码所需的码书,在进行预编码时,只需根据相关索引参数加载成码书表,减少计算步骤,有效地解决了现有技术中利用软件配给方式完成LTEPDSCH预编码矩阵数据的选择,复杂度高,资源消耗大的问题,达到减少计算复杂度,节省资源的效果。
具体实施方式
为了解决现有技术中利用软件配给方式完成LTE PDSCH预编码矩阵数据的选择,复杂度高,资源消耗大的问题,本发明提供了一种LTE下行空间复用预编码的实现方法和装置,下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本发明优选的实施例提供了一种LTE下行空间复用预编码的实现方法,如图2所示,该方法包括如下步骤:
S202,检测是否需要进行空间复用预编码操作;
S204,在检测出需要进行空间复用预编码操作时,根据索引信息,从预先加载的码书表中获取空间复用预编码操作所需的码书,根据码书执行空间复用预编码操作。
在上述优选的实施方式中,在进行空间复用预编码操作前,预先设置码书表,其中,码书表中存储有空间复用预编码所需的码书,在进行预编码时,只需根据相关索引参数加载成码书表,减少计算步骤,有效地解决了现有技术中利用软件配给方式完成LTE PDSCH预编码矩阵数据的选择,复杂度高,资源消耗大的问题,达到减少计算复杂度,节省资源的效果。
本发明还对上述方案进行了优化,具体地,在从预先加载的码书表中获取空间复用预编码操作所需的码书之前,该方法还包括:执行预计算操作以获得空间复用预编码操作所需的码书;将获得的码书存储至码书表中。在上述优选的实施方式中,通过执行预计算操作得到空间复用预编码所需的码书,生成码书表,在进行空间复用预编码操作时,根据索引信息直接在码书表中进行调取,减少计算的步骤,节省资源。
优选地,空间复用预编码操作包括无延迟CDD预编码操作和大延迟CDD预编码操作,执行预计算操作以获得空间复用预编码操作所需的码书,将获得的码书存储至码书表中,包括:计算无延迟CDD预编码操作对应的预编码矩阵W(i);计算大延迟CDD预编码操作对应的积矩阵T,其中,积矩阵T=W(i)·D(i)·U,D(i)、U为LTE211协议中大延迟CDD预编码操作对应的参量,W(i)=P×υ,P为天线数,υ为映射层数;将预编码矩阵W(i)和积矩阵T存储至码书表中。
优选地,将预编码矩阵W(i)和积矩阵T存储至码书表中,包括:将码书矩阵W(i)和积矩阵T,存储至对应的ROM中;将ROM中的数据进行复用优化,得到码书表。
此外,本发明还对上述方案进行了进一步地优化,具体地,上述根据索引信息,从预先加载的码书表中获取空间复用预编码操作所需的码书,根据码书执行空间复用预编码操作,包括:在空间复用预编码操作为无延迟CDD预编码操作时,通过天线数P、映射层数υ和码书索引确定对应的矩阵W(i);在空间复用预编码操作为大延迟CDD预编码操作时,通过天线数P、映射层数υ、i值、k值确定对应的积矩阵T,其中,i值、k值为LTE211协议中对应的参量,其中,i为LTE211协议中第i个符号数据的序号,
根据确定的矩阵W(i)和/或积矩阵T,得到对应的IQ复数系数矩阵,将IQ复数系数矩阵与层映射之后的数据相乘,以完成空间复用预编码操作。在上述优选的实施方式中,在进行预编码操作时,只需根据天线数、映射层数等索引信息,即可获得所需的码书,保证预编码操作实施的同时,减少计算步骤,节约资源。
实施例2
基于上述实施例1中提供的方法,本优选的实施例提供了一种LTE下行空间复用预编码的实现装置,如图3所示,该装置包括:检测单元302,用于检测是否需要进行空间复用预编码操作;执行单元304,用于在检测出需要进行空间复用预编码操作时,根据索引信息,从预先加载的码书表中获取空间复用预编码操作所需的码书,根据码书执行空间复用预编码操作。
在上述优选的实施方式中,在进行空间复用预编码操作前,预先设置码书表,其中,码书表中存储有空间复用预编码所需的码书,在进行预编码时,只需根据相关索引参数加载成码书表,减少计算步骤,有效地解决了现有技术中利用软件配给方式完成LTE PDSCH预编码矩阵数据的选择,复杂度高,资源消耗大的问题,达到减少计算复杂度,节省资源的效果。
本发明还对上述方案进行了优化,具体地,如图4所示,该装置还包括:预计算单元402,用于在从预先加载的码书表中获取空间复用预编码操作所需的码书之前,执行预计算操作以获得空间复用预编码操作所需的码书;执行存储单元404,用于将获得的码书存储至码书表中。
优选地,如图5所示,空间复用预编码操作包括无延迟CDD预编码操作和大延迟CDD预编码操作,预计算单元402包括:第一计算模块502,用于计算无延迟CDD预编码操作对应的预编码矩阵W(i);第二计算模块504,用于计算大延迟CDD预编码操作对应的积矩阵T,其中,积矩阵T=W(i)·D(i)·U,其中,D(i)、U为LTE211协议中大延迟CDD预编码操作对应的参量,W(i)=P×υ,P为天线数,υ为映射层数;执行存储单元404包括:存储模块506,用于将预编码矩阵W(i)和积矩阵T存储至码书表中。
优选地,存储模块506包括:第一存储子模块,用于将码书矩阵W(i)和积矩阵T,存储至对应的ROM中;确定子模块,用于将ROM中的数据进行复用优化,得到码书表。
优选地,如图6所示,执行单元304包括:第一确定模块602,用于在空间复用预编码操作为无延迟CDD预编码操作时,通过天线数P、映射层数υ和码书索引确定对应的矩阵W(i);第二确定模块604,用于在空间复用预编码操作为大延迟CDD预编码操作时,通过天线数P、映射层数υ、i值、k值确定对应的积矩阵T,其中,i值、k值为LTE211协议中对应的参量,其中,i为LTE211协议中第i个符号数据的序号,
执行模块606,用于根据确定的矩阵W(i)和/或积矩阵T,得到对应的IQ复数系数矩阵,将IQ复数系数矩阵与层映射之后的数据相乘,以完成复用预编码操作。
实施例3
基于上述实施例1中提供的LTE下行空间复用预编码的实现方法,以及实施例2中提供的LTE下行空间复用预编码的实现装置,本优选的实施例提供了LTE下行空间复用预编码的实现装置的一种具体的实现方式,具体操作如下:
本实施例主要以LTE211R9协议(3GPP TS36.211v9.0.0,TechnicalSpecification)中LTE下行空间复用预编码原理进行分析和介绍其硬件设计方法。但其设计思路也适用LTE R10及后续协议的下行空间复用预编码的硬件实现。
本实施例的预编码矩阵,以R9协议(支持4层4天线)为例,矩阵全部以4x4的格式(共16个ROM)存储(每个存储单元对应存储一个IQ复数数据),存储0CDD的码书矩阵W(i)和LCDD的积矩阵T(T=W(i)·D(i)·U)的所有值。优选地,如果不够4x4的话,其余的行、列元素全部用零补齐,便于统一编址和调度。即,通过一个地址,可以得到一个完整的4x4矩阵。
在0CDD情况下,通过天线数P、映射层数υ和码书索引idxCodeBook可以选出对应的矩阵W(i);在LCDD情况下,通过天线数P、映射层数υ、i以及k值可以查找出对应的积矩阵T,读出16组对应IQ复数系数矩阵,再与层映射之后的数据X相乘(对于0CDD,Y=WX,对于LCDD,Y=TX),即完成空间复用的预编码处理功能。优选地,图7示出矩阵相乘示意图。
优选地,存储矩阵数据的ROM的宽度由定点化决定,但深度应定义多深,如何复用优化、如何编址,对硬件设计非常重要。具体地,选举策略分析如下:
通过分析背景技术中的图表可以发现:
对于0CDD,P=2(即2ants):
v=1(即层1时),1x4(4种码书)=4;
v=2,1x3(3种码书)=3;
为编址方便,可计算为:2(代表层数,即层1、层2两种情况)x4(代表4种码书)=8;
对于0CDD,P=4(即4ants):
4(代表层数,即层1、层2、层3、层4四种情况)x16(代表16种码书)=64。
对于LCDD,2ants下有1种码书,4ants下只有4种码书,具体地,
P=2(即2ants):
v=1,1(1种码书)x1=1,可与零延时2ants、层1情况复用;
v=2,1(1种码书)x2(e-j2πi/2的周期为2)=2
因v=1情况可与零延时2ants、层1情况复用,即LCDD2ants实际只新增2个值;
P=4(即4ants):
v=1,4(4种码书)x1=4,可与零延时4ants、层1情况复用;
v=2,4(4种码书)x2(e-j2πi/2的周期为2)=8;
v=3,4(4种码书)x3(e-j2πi/3的周期为3)=12;
v=4,44(种码书)x4(e-j2πi/4的周期为4)=16。
即通过上面分析,一个ROM共需存储的数据元素个数可复用优化为8+64+2+8+12+16=110(个)<128,因此,ROM可优化为128深,由于是4x4矩阵,即共需16个128深的ROM。
如果ROM数据简单的直接依协议顺序存储,查找起来相当不便、而且时序上也非常浪费;为方便编址寻址、利用各输入变量的硬件特点,ROM内的存储方式可优化如图8所示,下表四为其编址说明。
表四
在上述描述中,0cdd为零延时;lcdd为大延时;cbk_idx为code_book索引;i、k为协议中对应的参量,i为为协议中对应的第i个符号数据的序号i;ksub1为k-1,
通过上面复用优化存储和编址后,只须采用一个选择器,即可轻松实现预编码矩阵元素选取。寻址通过输入变量的简单位拼实现,不需使用加法及其他运算单元,对硬件资源、时序有很好的优化。图9为其电路结构示意图。
本发明提供了一种LTE下行空间复用预编码硬件设计方法与装置,与传统软件实现方式相比,将固定功能做成硬件,处理速度快、效率高,资源省;根据预编码矩阵特点进行复用及编址优化,有效的节省资源、减少计算复杂度,及很好的硬件时序优化。
尽管为示例目的,已经公开了本发明的优选实施例,本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的,因此,本发明的范围应当不限于上述实施例。