CN104348764B - 在数据接收链路中分配计算单元的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的各实施方式提供了一种用于在数据接收链路中分配计算单元的方法和装置。具体地，在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在数据接收链路中分配计算单元的方法，包括：接收所述数据接收链路中的基带数据；以及从计算单元的资源池中分配计算单元用于将所述基带数据转换为传输块数据，其中所述计算单元是由通用处理设备可调度的计算单元。在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在数据接收链路中分配计算单元的装置。采用本发明的方法和装置，可以利用通用数据处理器调用计算单元，来在数据接收链路处理数据。

Description

在数据接收链路中分配计算单元的方法和装置
技术领域
本发明的各实施方式涉及数据处理，更具体地，涉及在数据接收链路中分配计算单元的方法和装置。
背景技术
随着无线通信技术的发展，通信系统中的硬件和软件都有了较大进步。这使得无线通信网络已经能够提供越来越高的传输带宽，并且还大大降低了无线通信网络中的传输延迟。技术进步为广大用户带来了诸多便利，并且可以支持移动终端中的各种应用。对于移动终端而言，其数据处理能力越来越强、其上安装的各种应用程序对于数据传输实时性的要求也存在逐渐提高的趋势，同时，移动终端用户的数量也在不断增长，这些都对无线网络的数据处理能力提出了更高的要求。
现有无线通信网络中的设备(例如，接收机等)通常是基于专用硬件设备来实现的，例如，可以包括专用芯片、适配器(Adaptor)和加速器(Accelerator)等；并且还可能涉及专用的数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)电路和/或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等。尽管接收机中还可以包括软件处理模块，然而由于这些软件模块是基于专用硬件设备来开发的，因而并不能采用通用处理设备所支持的并行数据处理算法。
应当理解，随着通用计算机硬件处理能力的提高，多核处理器和计算机集群等技术为并行数据处理提供了强大的物理支持，基于通用处理设备的并行数据处理能力已经有了大幅度的提高。就无线通信领域而言，尽管通信设备中的专用硬件架构曾经为提高数据处理能力做出了巨大贡献，然而这种专用硬件架构也在一定程度上限制了通用并行数据处理算法的应用。鉴于无线通信设备的现状和发展趋势，如何向其中引入通用数据处理器并且进而引入通用并行数据处理算法，成为一个全新的研究领域。此时，如何调度这些计算单元进而提高数据处理效率成为一项关注的焦点。
发明内容
因而，期望开发出一种更为高效的分配计算单元的技术方案，期望该技术方案能够与无线通信网络中的现有硬件相结合，并且利用通用数据处理器的并行数据处理能力，来补充和/或替换现有的专用硬件电路、软件模块以及硬件和软件的组合。
在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在数据接收链路中分配计算单元的方法，包括：接收数据接收链路中的基带数据；以及从计算单元的资源池中分配计算单元用于将基带数据转换为传输块数据，其中计算单元是由通用处理设备可调度的计算单元。
在本发明的一个实施方式中，从计算单元的资源池中分配计算单元用于将基带数据转换为传输块数据包括：将基带数据标识为数据对象；在多个阶段中的当前阶段期间，获取与数据对象相关联的工作负荷参数P，其中工作负荷参数P描述由通用处理设备来处理数据对象期间所需的计算单元的总量；以及从计算单元的资源池中分配总量的计算单元用于将数据对象转换为用于下一阶段的数据对象。
在本发明的一个实施方式中，获取与数据对象相关联的工作负荷参数P包括：基于处理数据对象的一个基本处理单位期间所需计算单元的最小数量N、以及数据对象中包括的基本处理单位的数量M，计算工作负荷参数P＝N*M。
在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在数据接收链路中分配计算单元的装置，包括：接收模块，配置用于接收数据接收链路中的基带数据；以及分配模块，配置用于从计算单元的资源池中分配计算单元用于将基带数据转换为传输块数据，以及其中计算单元是由通用处理设备可调度的计算单元。
在本发明的一个实施方式中，转换模块包括：标识模块，配置用于将基带数据标识为数据对象；获取模块，配置用于在多个阶段中的当前阶段期间，获取与数据对象相关联的工作负荷参数P，其中工作负荷参数P描述由通用处理设备来处理数据对象期间所需的计算单元的总量；以及资源分配模块，配置用于从计算单元的资源池中分配总量的计算单元用于将数据对象转换为用于下一阶段的数据对象。
在本发明的一个实施方式中，获取模块包括：计算模块，配置用于基于处理数据对象的一个基本处理单位期间所需计算单元的最小数量N、以及数据对象中包括的基本处理单位的数量M，计算工作负荷参数P＝N*M。
采用根据本发明的实施方式所述的技术方案，提出了基于通用处理设备实现“虚拟接收机”的方法和装置。该技术方案并不完全依赖于专用硬件架构，而是可以应用现有通用数据处理器的并行数据处理能力(例如，利用多核处理器中的多个核)，来在数据传输中尽可能并行地处理数据。以此方式，一方面可以降低甚至消除设计和开发专用DSP和FPGA等电路的大量人力和物力开销，另一方面，还可以由通用处理设备调用各种计算资源来并行地处理数据接收链路中的数据进而提高数据处理效率。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施方式的特征、优点及其他方面将变得更加明显。本发明附图中，相同的标号表示相同或相似的元素。在附图中：
图1示意性示出了适于实现本发明实施方式的示例性计算系统的框图；
图2示意性示出了根据一个解决方案的数据通信中的接收机的架构图；
图3示意性示出了根据本发明一个实施方式的数据通信中的接收机的架构图；
图4示意性示出了根据本发明一个实施方式的在数据接收链路中分配计算单元的方法的流程图；
图5示意性示出了根据本发明一个实施方式的在数据接收链路中分配计算单元的方法的多个阶段的流程图；
图6示意性示出了根据本发明一个实施方式的在数据接收链路中处理数据的多个阶段的流程图；以及
图7示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于在数据接收链路中分配计算单元的装置的框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
下面将参照本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其他可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。
也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置(instructionmeans)的制造品(manufacture)。
也可以把计算机程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。
图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图。图1显示的计算机系统/服务器12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图1所示，计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机系统/服务器12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其他可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图1未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图1中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其他光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其他程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其他计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机系统/服务器12的其他模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机系统/服务器12使用其他硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
在下文中，将仅以上行链路数据传输中所涉及到的接收机为示例，示意性地说明如何实现本发明所述的方法和装置。图2示意性示出了根据一个解决方案的数据通信中的接收机200的架构图。应当注意，在图2所示的接收机中并未示出常规接收机的全部模块，而是仅仅示意性示出了接收机的典型结构。接收机200可以包括：专用硬件平台210，例如可以包括机架、机箱、电源，等；以及专用硬件加速器220和基于专用硬件平台210和专用硬件加速器220实现的专用软件模块230；或者，还可以包括其他的模块240。接收机200需要具备较高的数据吞吐能力和“实时处理”能力。例如，处理所接到信号的时间开销应该在大约1ms的数量级。
图3示意性示出了根据本发明一个实施方式的数据通信中的接收机的架构图300。在此实施方式中，基于通用处理设备来并行地处理数据，并且提供了一种在数据接收链路中分配计算单元的技术方案。如图3所示，其中包括：I/O接口310，用于与天线系统进行通信；硬件加速器320，用于处理与I/O数据相关和/或对于计算较为敏感的数据；以及通用处理设备330，该通用处理设备330可以类似于普通计算机中的多核CPU，用于处理经由PCIE接口传输的数据。在此实施方式中，I/O接口310例如可以接收对应于天线的基带数据(如箭头A所示)，并且输出传输块数据(如箭头B所示)，以供后续的其他数据处理装置进行处理。
在现有基站中的硬件中，计算单元可以是针对特定处理模块开发的专用硬件，因此这些专用硬件只能在接收链路中相同的处理模块间进行复用，即使某一个硬件A的计算单元充足，并且其他硬件B的计算单元紧张，硬件B也不能调用硬件A的计算单元。换言之，在现有的基站设备中，计算单元仅能服务于特定的硬件模块，而不能在各个模块之间共享。因而，现有的DSP与FPGA相结合的基站不能根据数据处理期间各个阶段对于计算单元的需求来自适应分配计算资源。
不同于现有技术中基于专用硬件(或者硬件模块和软件模块相结合)的技术方案，本发明的各个实施方式基于通用处理平台来实现虚拟的基站。其中底层的计算单元是由通用处理设备可调用的计算单元(例如，可以包括CPU中的核、各级存储器等)，这些计算单元在计算单元的资源池中统一管理和调度，并且实现根据本发明的方法的各个步骤的处理模块之间可以共享计算单元的资源池中的计算单元，因而为自适应分配计算资源提供了保证。
基于如图3所示的结构，由通用处理设备调用计算单元的资源池中的计算单元(例如，CPU和存储器等)，来处理数据。具体地，在本发明的一个实施方式中，可以提供一种用于在数据接收链路中分配计算单元的方法，包括：接收数据接收链路中的基带数据；从计算单元的资源池中分配计算单元用于将基带数据转换为传输块数据，其中由通用处理设备来将基带数据转换为传输块数据，以及其中计算单元是由通用处理设备可调度的计算单元。
图4示意性示出了根据本发明一个实施方式的在数据接收链路中分配计算单元的方法的流程图400。首先，在步骤S402中，接收数据接收链路中的基带数据。在此实施方式中，例如可以采用上文参见图3所示的I/O接口310来实现。在此步骤中，来自多个天线的数据可以是射频信号，该信号在经过射频拉远单元(Remote Radio Head，RRH)和RRH适配器之后，被转换为基带数据。
接着，在步骤S404中，从计算单元的资源池中分配计算单元用于将基带数据转换为传输块数据，其中计算单元是由通用处理设备可调度的计算单元。
在此实施方式中，可以在通用处理设备中实现如图4所述的方法。通用处理设备例如可以包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，并且该CPU可以包括多个处理单元(Processing Unit)。CPU的示例例如是具有双核、4核或者8核的CPU。仅出于示例目的，当使用具有4个处理器核的通用处理设备时，可以利用者4个处理器核来并行地处理频域信号。
应当注意，尽管在此实施方式中以包括多核CPU的设备作为通用处理设备的示意性实施方式；本领域技术人员应当理解，基于具体实现环境可以选择其他计算设备来实现，例如，选择物理机和/或虚拟机来作为通用处理设备，或者还可以采用计算机集群等计算设备来实现，只要该计算设备具有并行处理能力、并且具有由多个功能模块可共享的计算单元即可。
在本发明的一个实施方式中，将基带数据转换为传输块数据的过程可以被划分为多个阶段，例如，这些阶段可以包括如下转换过程：基带数据-＞频域数据-＞接收数据符号、信道估计符号-＞原始码流的估计值-＞传输码块-＞传输块数据。另外，由于本发明的各个实施方式采用通用处理设备来调用计算单元的资源池中的可共享计算单元，因而在将数据处理划分为多个阶段之后，如何确定每个阶段所需的计算单元的数量成为处理数据接收链路中数据时的一个关键因素。
在本发明的一个实施方式中，引入了工作负荷参数P的概念，该参数描述在每个阶段期间由通用处理设备来处理数据对象期间所需的计算单元的总量。由于每个阶段的工作负荷不同，因而所需的计算单元的总量也可以有所区别。当确定每个阶段所需的计算单元总量时，则可以针对每个阶段独立地调度计算资源。
具体地，在本发明的一个实施方式中，从计算单元的资源池中分配计算单元用于将基带数据转换为传输块数据包括：将基带数据标识为数据对象；在多个阶段中的当前阶段期间，获取与数据对象相关联的工作负荷参数P，其中工作负荷参数P描述由通用处理设备来处理数据对象期间所需的计算单元的总量；从计算单元的资源池中分配该总量的计算单元用于将数据对象转换为用于下一阶段的数据对象。
现在参见图5来描述各个阶段的具体操作。图5示意性示出了根据本发明一个实施方式的在数据接收链路中分配计算单元的方法的多个阶段的流程图500，其中步骤S504-S510是图4所示的步骤S404的细化表示。
步骤S502的接收操作类似于上文步骤S402中的操作，因而不再赘述。在步骤S504中，将基带数据标识为数据对象。应当注意，本发明的各个实施方式中的数据对象是特定于每个阶段的，并且在每个阶段中，输入数据是当前阶段的数据对象，输出数据是用于下一阶段的数据对象。例如，对于上文所述的“基带数据-＞频域数据”的转换阶段，基带数据是当前的数据对象，而转换后所得的频域数据是用于下一阶段的数据对象。
在步骤S506中，按照上文所示的转换过程，在每个阶段中，可以确定当前阶段的工作负荷参数P，继而在步骤S508中，从计算单元的资源池中分配所需数量的计算单元用于执行当前阶段的转换，即从计算单元的资源池中分配该总量的计算单元用于将数据对象转换为用于下一阶段的数据对象。在每个转换阶段之后，在步骤S510中还可以检查是否存在下一阶段，如果存在(判断结果为“是”)则操作流程返回步骤S506，否则操作流程结束。本领域技术人员应当理解，对于多个阶段中的最后一个阶段，可以认为下一阶段为空，此时转换所得的数据是传输数据块。
在本发明的一个实施方式中，获取与数据对象相关联的工作负荷参数P包括：基于处理数据对象的一个基本处理单位期间所需计算单元的最小数量N、以及数据对象中包括的基本处理单位的数量M，计算工作负荷参数P＝N*M。
由于不同阶段中的数据对象是不同的，因而处理该数据对象期间所涉及的基本处理单位也是不同的。具体而言，例如在“基带数据-＞频域数据”的转换阶段，可以将单扇区单天线模式下的系统带宽作为基本处理单位。由于可以估算处理基本处理单位时所需的计算单元的数量(例如，标记为最小数量N)，因而只要能够知晓数据对象中包括多少个(例如，数量M)基本处理单位，即可得知处理全部数据对象所需的计算单元的数量，即，P＝N*M。
现在参见图6详述在各个阶段中的具体操作，图6示意性示出了根据本发明一个实施方式的在数据接收链路中处理数据的多个阶段的流程图600。
如步骤S602示出了在基带数据(如箭头A所示)至频域数据(如箭头B所示)之间的转换阶段(第一阶段)的具体操作。具体地，可以采用快速傅立叶变换(Fast FourierTransform，FFT)算法，来将与基带数据相关联的时域信号转换至频域信号。本领域技术人员可以基于FFT算法的设计原理来实现具体转换过程，本文将不再赘述具体细节。
在本发明的一个实施方式中，可以使用通用处理设备调用所需计算单元来实现上述操作。在多个处理阶段中的第一阶段期间，数据对象是基带数据，以及其中计算工作负荷参数P＝N*M包括：基于与基带数据相关联的单扇区的单天线模式下的系统带宽Bw，估算最小数量N；基于与基带数据相关联的扇区数量S、以及每个扇区中的天线数量Ai，计算数据对象中包括的基本处理单位的数量
在第一阶段期间，对于LTE而言，该阶段的计算量与扇区数量和各个扇区中的天线数量有关，而且它们之间是线性关系。因此只要预先知晓扇区数量和相应的天线数量，即可预估所需的计算单元的总量，进而获取所需计算单元以便自适应地调度计算资源。对实际网络而言，扇区的数量和相应的天线的数量并不会频繁地发生变化，通常只会在网络配置发生改变时才会有所变化，因而基于扇区数量和相应的天线数量计算所需计算单元是切实可行的。可以基于公式P＝N*M计算所需计算单元的数量，并调用所需数量的计算单元来执行第一阶段中的操作。
应当注意，在本发明的各个实施方式中，基于并行数据处理的思想而在每个阶段中将待处理信号划分为多个可以被并行处理的分组，并且可以在互不干扰的情况下利用多个处理器核来并行地处理该多个分组，进而提高数据处理效率。
应当注意，每个处理器核的处理时间可能会有所不同，并且处理器核的数量和基本处理单位的数量可能并不能完美匹配，因而可能会存在多个处理器核并不完全并行处理的情况。实际上，各个处理器核的处理时间可能会存在一定重叠，但不一定在相同时间开始和/或结束。为了确保在处理速度最慢的处理器核完成之后才执行后续操作，可以向数据缓冲器中写入来自各个处理器核的处理结果，并且还可以利用附加操作(例如，Barrier操作)来进行同步。
如步骤S604示出了在频域数据(如箭头B所示)至接收数据符号、信道估计符号(如箭头C所示)之间的转换阶段(第二阶段)的具体操作。具体地，可以基于频域信号所对应的多个天线，将频域信号划分为多个并行分组；从多个并行分组中，至少部分并行地获取多个数据载波符号和多个信道估计符号以作为用于下一阶段的数据对象。在此实施方式中，可以由通用计算设备调用计算资源并行地处理来自多个天线的数据，以便获得期望的结果。
更具体地，可以实现用户分离以从多个并行分组获取载波符号和参考信号；去除载波符号和参考信号中的载波间干扰(Inter Carrier Interference)，以分别形成数据载波符号和纠偏后的参考符号；以及针对纠偏后的参考符号执行信道估计以形成多个信道估计符号。可以由通用处理设备调用计算单元的资源池中的计算单元来实现上述过程。
在多个处理阶段中的第二阶段期间，数据对象是频域数据，以及其中计算工作负荷参数P＝N*M包括：基于频域信号中与单用户的单天线相关联的资源块所需的工作负载，估算最小数量N；基于与频域数据相关联的每个扇区中的用户数量I、每个用户的天线数量Ai以及所分配的资源块的数量Ri，计算数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与数据对象相关联的扇区数量。
对于接收机而言，各个阶段之间的处理是前后相继的串行处理的过程。例如，在第一阶段期间，已经基于扇区数量和相应天线的数量估算了第一阶段所需计算资源的上限。在第二阶段期间，空口资源调用的用户数量通常会小于系统的最大能力，并且可以根据实际分配的带宽来估计所需的计算资源。换言之，所需计算资源是同一TTI(传输时间间隔，Transmission Time Interval)的所有用户被分配的带宽之和。
在LTE中，带宽分配的基本单位是资源块(Resource Block，RB)，因而可以根据向所有用户分配的带宽来计算接收机在此阶段中需要处理的RB的总量。可以估算出处理每个RB所需的计算单元，进而基于用户数量、向这些用户分配的RB数量以及用户在进行多天线接收时所使用的天线数量，可以估算出第二阶段期间所需的计算单元。继而，可以基于公式P＝N*M计算所需计算单元的数量，并调用所需数量的计算单元来执行第二阶段中的操作。
如步骤S606示出了在接收数据符号、信道估计符号(如箭头C所示)至原始码流的估计值(如箭头D所示)之间的转换阶段(第三阶段)的具体操作。具体地，针对多个数据载波符号和多个信道估计符号执行信道均衡和多天线合并，以形成多个有效频域符号作为多个并行分组；从多个有效频域符号中，至少部分并行地获取原始码流的估计值以作为用于第三阶段的数据对象。在此实施方式中，可以由通用计算设备调用计算单元来并行地处理多个并行分组，以便获得期望的结果。更具体地，从多个有效频域符号中，至少部分并行地获取原始码流的估计值包括：将多个有效频域符号转换为时域信号；以及针对时域信号进行星座图解调以获取原始码流的估计值。
在此实施方式中，在多个处理阶段中的第三阶段期间，数据对象是数据载波符号和信道估计符号，以及其中计算工作负荷参数P＝N*M包括：基于与单用户的单个资源块中单个OFDM(正交频分复用，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)符号上的数据载波符号和信道估计符号的数据量，估算最小数量N；基于与频域数据相关联的每个扇区中的用户数量Is、所分配的资源块的数目Ri和OFDM符号的数量Fi，计算数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与数据对象相关联的扇区数量。概括而言，OFDM符号是指OFDM系统中子帧内的一个基本时间单位，关于OFDM符号的详细描述，请参见IEEE技术规范。
第三阶段的处理类似于上文的第二阶段，区别在于第二阶段的计算资源涉及到多天线，因而在估算计算单元数量时需要考虑接收天线的数量；然而在第三阶段中，同一用户的来自不同天线的信号将会被合并，因此在估算计算单元的数量时可以仅考虑用户数量这一因素。继而，可以基于公式P＝N*M计算所需计算单元的数量，并调用所需数量的计算单元来执行第三阶段中的操作。
如步骤S608示出了在原始码流的估计值(如箭头D所示)至传输码块(如箭头E所示)之间的转换阶段(第四阶段)的具体操作。具体地，从原始码流的估计值中提取多个码块作为多个并行分组；以及从多个码块中至少部分并行地恢复传输码块。在此实施方式中，可以由通用处理设备调用计算单元来并行地处理多个并行分组，以便获得期望的结果。例如，可以针对多个码块执行信道解交织、速率解匹配和混合重传模式合并，以恢复传输码块。
在本发明的一个实施方式中，在多个处理阶段中的第四阶段期间，数据对象是原始码流的估计值，以及其中计算工作负荷参数P＝M*N包括：基于与原始码流的估计值相关联的码块的最大数据量，估算最小数量N；基于与原始码流的估计值相关联的每个扇区中的用户数量Is、每个用户的码块数量Ci，计算数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与数据对象相关联的扇区数量。
在此阶段中，接收机进行处理的最小单位是码块，可以根据码块的数量来估计总的计算负载。另外，由于码块的类型多种多样，并且码块的大小也有所区别，因而可以基于长度最大的码块来估算处理一个基本处理单位时所需的计算单元的数量。在此阶段中，码块的总数关联于每个扇区中的用户数量Is、每个用户的码块数量Ci，因而可以码块总量继而，可以基于公式P＝N*M计算所需计算单元的数量，并调用所需数量的计算单元来执行第四阶段中的操作。
如步骤S610示出了在传输码块(如箭头E所示)至传输块数据(如箭头F所示)之间的转换阶段(第五阶段)的具体操作。具体地，基于译码算法将传输码块进行译码；以及针对经译码的码块进行组合以形成传输块数据。在具体实现中，可以采用Turbo译码方法来进行译码以生成经译码的码块。继而，还可以对经译码的码块进行循环冗余校验(CyclicRedundancy Check，CRC)，以验证该码块是否被正确传输。当将经译码的码块组合为传输块数据后，还可以对传输块数据进行CRC校验，以验证该传输块数据是否被正确传输。由于每个传输块由一个或多个码块组成，在针对每个码块执行CRC校验后，再针对传输块执行CRC校验，可以验证整个传输块中的数据是否正确传输。
在本发明的一个实施方式中，在多个处理阶段中的第五阶段期间，数据对象是传输码块，以及其中计算工作负荷参数P＝M*N包括：基于传输码块相关联的码块的最大数据量，估算最小数量N；基于与原始码流的估计值相关联的每个扇区中的用户数量Is、每个用户的码块数量Ci，计算数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
类似于第四阶段，在第五阶段中的基本处理单位同样是码块，然而此部分中待处理码块的总数决定了所需计算单元的数量，因而可以将码块总数作为基本处理单位的数量M用于后续计算。继而，可以基于公式P＝N*M计算所需计算单元的数量，并调用所需数量的计算单元来执行第五阶段中的操作。
在本发明的各个实施方式中，尽管五个阶段对于计算资源的需求不同，每个阶段之间的共同特征在于：一方面，各个阶段中都需要一个或者多个物理层参数(例如，第一阶段中的扇区数量和相应天线数量，第二阶段中的扇区中的用户数量、每个用户的天线数量，等等)作为估算所需计算单元的触发信息；另一方面，每个阶段都具有各自的基本处理单位、以及处理该基本处理单位所需的计算单元的最小数量。在每个阶段中，基于这些上述特征即可估算所需的计算单元的总数。继而，通过合理地分配计算单元的资源池中的计算单元，可以实现节电和/或负载均衡等目的。
在本发明的一个实施方式中，从计算单元的资源池中分配总量的计算单元用于将数据对象转换为用于下一阶段的数据对象包括：响应于计算单元的资源池中的计算单元的总量大于或者等于工作负荷参数P，从计算单元的资源池中分配计算单元以将数据对象转换为用于下一阶段的数据对象。
具体地，可以使用资源列表来维护计算单元的资源池中的可用资源的信息。由于本发明的实施方式可以由通用处理设备来并行地执行各个阶段的处理操作，因而资源列表中的信息可以动态地变化。例如，在时刻T1，可能会存在如下情况：资源列表中包括n个空闲的计算单元，并且此时10个计算单元正在执行第一阶段的操作，20个计算单元正在执行第二阶段的操作，…。在时刻T2，假设第一阶段的操作执行完毕并且所占用的10个计算单元被释放，则此时空闲计算单元的数量将被更新为(n+10)。
在本发明的一个实施方式中，响应于计算单元的资源池中的计算单元的总量大于或者等于工作负荷参数P，从计算单元的资源池中分配计算单元以将数据对象转换为用于下一阶段的数据对象包括以下中的至少任一项：从计算单元的资源池中的单一服务器中分配计算单元；以及从计算单元的资源池中的多个服务器中分配计算单元。
本领域技术人员可以基于不同目的来设计不同的分配策略，例如，当以节电为目的时，可以尽可能地首先分配一个服务器中的计算单元，当该服务器中的空闲计算单元的数量小于所请求的计算单元的数量时，再激活另一服务器用于进行资源分配。又例如，当以负载均衡为目的时，可以尽可能平均地从各个服务器分配计算单元，以便各个服务器的工作负荷的均衡。
通过上文所述的方法，可以基于通用计算设备来调用计算单元，来在数据接收链路中并行地处理所接收到的数据。以此方式，可以提高接收机的处理效率并且还可以降低开发专用硬件和/或软件的开销。此外，由计算单元的资源池来统一维护计算单元，并且在数据接收链路中，可以在处理数据的各个阶段之间共享计算单元，以提高计算资源的使用效率并实现节电和/或负载均衡等目的。
图7示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于在数据接收链路中分配计算单元的装置的框图700。具体地，图7示出了一种用于在数据接收链路中分配计算单元的装置，包括：接收模块710，配置用于接收数据接收链路中的基带数据；以及分配模块720，配置用于从计算单元的资源池中分配计算单元用于将基带数据转换为传输块数据，其中由通用处理设备来将基带数据转换为传输块数据，以及其中计算单元是由通用处理设备可调度的计算单元。
在本发明的一个实施方式中，分配模块720包括：标识模块，配置用于将基带数据标识为数据对象；获取模块，配置用于在多个阶段中的当前阶段期间，获取与数据对象相关联的工作负荷参数P，其中工作负荷参数P描述由通用处理设备来处理数据对象期间所需的计算单元的总量；以及资源分配模块，配置用于从计算单元的资源池中分配总量的计算单元用于将数据对象转换为用于下一阶段的数据对象。
在本发明的一个实施方式中，获取模块包括：计算模块，配置用于基于处理数据对象的一个基本处理单位期间的最小数量N、以及数据对象中包括的基本处理单位的数量M，计算工作负荷参数P＝N*M。
在本发明的一个实施方式中，所述当前阶段是第一阶段，所述数据对象是所述基带数据，以及其中所述计算模块包括：第一估算模块，配置用于基于与所述基带数据相关联的单扇区的单天线模式下的系统带宽，估算所述最小数量N；第一计算模块，配置用于基于与所述基带数据相关联的扇区数量S、以及每个扇区中的天线数量Ai，计算所述数据对象中包括的所述基本处理单位的数量
在本发明的一个实施方式中，所述当前阶段是第二阶段，所述数据对象是频域数据，以及其中所述计算模块包括：第二估算模块，配置用于基于所述频域信号中与单用户的单天线相关联的资源块所需的工作负载，估算所述最小数量N；以及第二计算模块，配置用于基于与所述频域数据相关联的每个扇区中的用户数量I、每个用户的天线数量Ai以及所分配的资源块的数量，计算所述数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
在本发明的一个实施方式中，所述当前阶段是第三阶段，所述数据对象是数据载波符号和信道估计符号，以及其中所述计算模块包括：第三估算模块，配置用于基于与单用户的单个资源块中单个OFDM符号上的所述数据载波符号和信道估计符号的数据量，估算所述最小数量N；以及第三计算模块，配置用于基于与频域数据相关联的每个扇区中的用户数量Is、所分配的资源块的数目Ri和OFDM符号的数量Fi，计算数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
在本发明的一个实施方式中，所述当前阶段是第四阶段，所述数据对象是原始码流的估计值，以及其中所述计算模块包括：第四估算模块，配置用于基于与原始码流的估计值相关联的码块的最大数据量，估算所述最小数量N；以及第四计算模块，配置用于基于与原始码流的估计值相关联的每个扇区中的用户数量Is、每个用户的码块数量Ci，计算所述数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
在本发明的一个实施方式中，所述当前阶段是第五阶段，所述数据对象是传输码块，以及其中所述计算模块包括：第五估算模块，配置用于基于所述传输码块相关联的码块的最大数据量，估算所述最小数量N；以及第五计算模块，配置用于基于与所述传输码块相关联的每个扇区中的用户数量Is、每个用户的码块数量Ci，计算所述数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
在本发明的一个实施方式中，资源分配模块包括：计算单元分配模块，配置用于响应于计算单元的资源池中的计算单元的总量大于或者等于工作负荷参数P，从计算单元的资源池中分配计算单元以将数据对象转换为用于下一阶段的数据对象。
在本发明的一个实施方式中，计算单元分配包括以下中的至少任一项：第一分配模块，配置用于从计算单元的资源池中的单一服务器中分配计算单元；以及第二分配模块，配置用于从计算单元的资源池中的多个服务器中分配计算单元。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本发明的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。

Claims (16)

1.一种用于在数据接收链路中分配计算单元的方法，包括：
接收所述数据接收链路中的基带数据；以及
从计算单元的资源池中分配计算单元用于将所述基带数据转换为传输块数据，
其中所述计算单元是由通用处理设备可调度的计算单元，
其中从所述计算单元的所述资源池中分配所述计算单元用于将所述基带数据转换为所述传输块数据包括：
将所述基带数据标识为数据对象；
在多个阶段中的当前阶段期间，
获取与所述数据对象相关联的工作负荷参数P，其中所述工作负荷参数P描述由所述通用处理设备来处理所述数据对象期间所需的计算单元的总量；以及
从所述计算单元的所述资源池中分配所述总量的计算单元用于将所述数据对象转换为用于下一阶段的数据对象，
其中获取与所述数据对象相关联的工作负荷参数P包括：基于处理所述数据对象的一个基本处理单位期间所需计算单元的最小数量N、以及所述数据对象中包括的所述基本处理单位的数量M，计算所述工作负荷参数P＝N*M。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述当前阶段是第一阶段，所述数据对象是所述基带数据，以及其中计算所述工作负荷参数P＝N*M包括：
基于与所述基带数据相关联的单扇区的单天线模式下的系统带宽，估算所述最小数量N；以及
基于与所述数据对象相关联的扇区数量S、以及每个扇区中的天线数量Ai，计算所述数据对象中包括的所述基本处理单位的数量
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述当前阶段是第二阶段，所述数据对象是频域数据，以及其中计算所述工作负荷参数P＝N*M包括：
基于所述频域信号中与单用户的单天线相关联的资源块所需的工作负载，估算所述最小数量N；以及
基于与所述频域数据相关联的每个扇区中的用户数量I、每个用户的天线数量Ai以及所分配的资源块的数量Ri，计算所述数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述当前阶段是第三阶段，所述数据对象是数据载波符号和信道估计符号，以及其中计算所述工作负荷参数P＝N*M包括：
基于与单用户的单个资源块中单个OFDM符号上的所述数据载波符号和信道估计符号的数据量，估算所述最小数量N；以及
基于与频域数据相关联的每个扇区中的用户数量Is、所分配的资源块的数目Ri和OFDM符号的数量Fi，计算数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述当前阶段是第四阶段，所述数据对象是原始码流的估计值，以及其中计算所述工作负荷参数P＝M*N包括：
基于与原始码流的估计值相关联的码块的最大数据量，估算所述最小数量N；以及
基于与所述原始码流的估计值相关联的每个扇区中的用户数量Is、每个用户的码块数量Ci，计算所述数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述当前阶段是第五阶段，所述数据对象是传输码块，以及其中计算所述工作负荷参数P＝M*N包括：
基于所述传输码块相关联的码块的最大数据量，估算所述最小数量N；以及
基于与原始码流的估计值相关联的每个扇区中的用户数量Is、每个用户的码块数量Ci，计算所述数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中从所述计算单元的所述资源池中分配所述总量的计算单元用于将所述数据对象转换为用于下一阶段的数据对象包括：
响应于所述计算单元的所述资源池中的计算单元的总量大于或者等于所述工作负荷参数P，从所述计算单元的所述资源池中分配计算单元以将所述数据对象转换为用于下一阶段的数据对象。
8.根据权利要求7所述的方法，其中响应于所述计算单元的所述资源池中的计算单元的总量大于或者等于所述工作负荷参数P，从所述计算单元的所述资源池中分配计算单元以将所述数据对象转换为用于下一阶段的数据对象包括以下中的至少任一项：
从所述计算单元的所述资源池中的单一服务器中分配计算单元；以及
从所述计算单元的所述资源池中的多个服务器中分配计算单元。
9.一种用于在数据接收链路中分配计算单元的装置，包括：
接收模块，配置用于接收所述数据接收链路中的基带数据；以及
分配模块，配置用于从计算单元的资源池中分配计算单元用于将所述基带数据转换为传输块数据，
其中所述计算单元是由通用处理设备可调度的计算单元，
其中所述转换模块包括：
标识模块，配置用于将所述基带数据标识为数据对象；
获取模块，配置用于在多个阶段中的当前阶段期间，获取与所述数据对象相关联的工作负荷参数P，其中所述工作负荷参数P描述由所述通用处理设备来处理所述数据对象期间所需的计算单元的总量；以及
资源分配模块，配置用于从所述计算单元的所述资源池中分配所述总量的计算单元用于将所述数据对象转换为用于下一阶段的数据对象，
其中所述获取模块包括：
计算模块，配置用于基于处理所述数据对象的一个基本处理单位期间的最小数量N、以及所述数据对象中包括的所述基本处理单位的数量M，计算所述工作负荷参数P＝N*M。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述当前阶段是第一阶段，所述数据对象是所述基带数据，以及其中所述计算模块包括：
第一估算模块，配置用于基于与所述基带数据相关联的单扇区的单天线模式下的系统带宽，估算所述最小数量N；
第一计算模块，配置用于基于与所述基带数据相关联的扇区数量S、以及每个扇区中的天线数量Ai，计算所述数据对象中包括的所述基本处理单位的数量
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述当前阶段是第二阶段，所述数据对象是频域数据，以及其中所述计算模块包括：
第二估算模块，配置用于基于所述频域信号中与单用户的单天线相关联的资源块所需的工作负载，估算所述最小数量N；以及
第二计算模块，配置用于基于与所述频域数据相关联的每个扇区中的用户数量I、每个用户的天线数量Ai以及所分配的资源块的数量，计算所述数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
12.根据权利要求9所述的装置，其中所述当前阶段是第三阶段，所述数据对象是数据载波符号和信道估计符号，以及其中所述计算模块包括：
第三估算模块，配置用于基于与单用户的单个资源块中单个OFDM符号上的所述数据载波符号和信道估计符号的数据量，估算所述最小数量N；以及
第三计算模块，配置用于基于与频域数据相关联的每个扇区中的用户数量Is、所分配的资源块的数目Ri和OFDM符号的数量Fi，计算数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
13.根据权利要求9所述的装置，其中所述当前阶段是第四阶段，所述数据对象是原始码流的估计值，以及其中所述计算模块包括：
第四估算模块，配置用于基于与原始码流的估计值相关联的码块的最大数据量，估算所述最小数量N；以及
第四计算模块，配置用于基于与原始码流的估计值相关联的每个扇区中的用户数量Is、每个用户的码块数量Ci，计算所述数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
14.根据权利要求9所述的装置，其中所述当前阶段是第五阶段，所述数据对象是传输码块，以及其中所述计算模块包括：
第五估算模块，配置用于基于所述传输码块相关联的码块的最大数据量，估算所述最小数量N；以及
第五计算模块，配置用于基于与所述传输码块相关联的每个扇区中的用户数量Is、每个用户的码块数量Ci，计算所述数据对象中包括的基本处理单位的数量其中S是与所述数据对象相关联的扇区数量。
15.根据权利要求9所述的装置，其中所述资源分配模块包括：
计算单元分配模块，配置用于响应于所述计算单元的所述资源池中的计算单元的总量大于或者等于所述工作负荷参数P，从所述计算单元的所述资源池中分配计算单元以将所述数据对象转换为用于下一阶段的数据对象。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述计算单元分配包括以下中的至少任一项：
第一分配模块，配置用于从所述计算单元的所述资源池中的单一服务器中分配计算单元；以及
第二分配模块，配置用于从所述计算单元的所述资源池中的多个服务器中分配计算单元。
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