CN109150389B - 无线通信系统中的数据解码方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种无线通信设备的数据解码方法。所述方法包括：接收多个子帧。所述方法还包括：累积分别包括在所述多个子帧中的每个子帧中的数据信号。所述方法还包括：基于包括在所述多个子帧中的最近的子帧中的参考信号，更新信道估计值。所述方法还包括：基于所累积的数据信号和更新的信道估计值，计算对数似然比(LLR)。此外，所述方法包括：基于所述LLR对数据进行解码。

Description

无线通信系统中的数据解码方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月19日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2017-0077583的优先权，其全部内容通过引用在此并入。

技术领域

一些示例实施例涉及无线通信设备，并且更具体地，涉及用于对重复接收的信号的数据进行解码的方法和设备。

背景技术

物联网(IoT)指的是在诸如各种对象等的分布式组件之间交换信息的网络技术。对象可以对应于具有各种传感器和通信功能的电子设备，并且其示例可以包括家用电器、移动设备、可穿戴计算机等。IoT接收机可以用于例如远程抄表、安全，并且物流服务可以被实现为低成本且低复杂度的终端。为了改善小区覆盖，即使在低信噪比(SNR)和衰落信道环境下，IoT接收机也应该能够接收数据。为此，在包括IoT接收机的网络系统中，可以应用重复发送和频带跳频技术。为了在低SNR环境下获得可靠的信道估计值，使用针对若干时隙的信道训练。如果出现频带跳频，则在紧邻跳频之后的时隙期间很难期望可靠的信道估计值。

发明内容

一些示例实施例提供了能够改善应用了低SNR和跳频的通信系统中的接收机的性能的数据解码方法和设备。

根据一些示例实施例，提供了一种无线通信设备的数据解码方法。所述方法包括：接收多个子帧。所述方法还包括：累积分别包括在所述多个子帧中的每个子帧中的数据信号。所述方法还包括：基于包括在所述多个子帧中的最近的子帧中的参考信号，更新信道估计值。所述方法还包括：基于所累积的数据信号和更新后的信道估计值，计算对数似然比(LLR)。此外，所述方法包括：基于所述LLR对数据进行解码。

根据一些示例实施例，提供了一种操作接收机的方法。所述方法还包括：累积包括在顺序接收的N个子帧中的N个数据信号，N是等于或大于2的整数。所述方法还包括：基于包括在所述N个子帧中的参考信号，计算信道估计值。所述方法还包括：基于所述N个数据信号和所述信道估计值，计算与所述N个子帧中的第N个子帧相对应的对数似然比(LLR)。此外，所述方法包括：基于所述LLR对数据进行解码。

根据一些示例实施例，提供了一种接收机。所述接收机包括存储器，其上存储有计算机可读指令；以及一个或多个处理器，通信地耦合到所述存储器，并且被配置为执行所述计算机可读指令以累积分别包括在顺序接收的N个子帧中的N个数据信号，N是等于或大于2的整数。所述一个或多个处理器还被配置为：基于包括在所述N个子帧中的参考信号，计算信道估计值。此外，所述一个或多个处理器被配置为：基于所述N个数据信号和所述信道估计值，计算LLR。

附图说明

根据结合附图的以下详细描述，将更清楚地理解一些示例性实施例，其中：

图1A示出了根据一些示例实施例的示出了无线通信系统的框图；

图1B示出了根据一些示例实施例的示出了部署在无线通信系统中的包括接收机和发射机的用户设备的框图；

图2示出了下行链路信号的帧结构的示例；

图3示出了数据的重复发送和频带跳频的示例；

图4示出了根据一些示例实施例的示出了终端的接收机的框图；

图5示出了根据一些示例实施例的示出了操作接收机的方法的流程图；

图6示出了根据一些示例实施例的根据符号级别组合方案对数据进行解码的方法；

图7示出了根据对数似然比(LLR)组合方案的解码方法；

图8示出了根据一些示例实施例的示出了基于信道变化对数据进行解码的方法的流程图；

图9示出了根据一些示例实施例的示出了在接收机处基于SNR对数据进行解码的方法的流程图；

图10示出了根据一些示例实施例的基于信道特性的改变或所接收的数据的解码方法；

图11示出了根据一些示例实施例的示出了基于是否接收到第M*P个子帧使用符号级别或LLR组合方案对数据进行解码的方法的流程图；

图12示出了根据一些示例实施例的示出了基于是否接收到第M*P+1个子帧使用符号级别或LLR组合方案对数据进行解码的方法的流程图；

图13示出了根据一些示例实施例的基于是否接收到K个子帧使用符号级别或LLR组合方案的解码方法；

图14示出了根据一些示例实施例的无线通信设备的框图；以及

图15示出了根据一些示例实施例的示出了IoT设备的实现的框图。

具体实施方式

图1A是根据一些示例实施例的示出了无线通信系统的框图。参考图1A，无线通信系统1A可以包括基站10(例如演进节点B(eNB))和终端20A(描绘为用户设备(UE))。终端20A可以位于基站10的小区覆盖范围内。基站10和终端20A可以经由下行链路信道2和上行链路信道4彼此进行通信。在经由下行链路信道2进行通信的情况下，基站10和终端20A可以分别对应于无线电发射机和无线电接收机。在经由上行链路信道4进行通信的情况下，基站10和终端20A可以分别对应于无线电接收机和无线电发射机。

图1B是根据一些示例实施例的示出了部署在无线通信系统中的包括接收机和发射机的用户设备的框图。图1B中所示的无线通信系统1B可以类似于图1A中描绘的无线通信系统1A，多余的描述将被省略。终端20B可以包括接收机100和发射机200。接收机100可以包括至少一个处理器102和存储器104。存储器104可以存储软件指令，所述软件指令在由处理器102执行时使接收机100执行操作，这将在下文中结合图4进一步讨论。根据一些示例实施例，接收机100可以包括包含使处理器执行操作的模拟和/或数字电路的硬件块，而不是处理器102和存储器104。处理器102可以经由下行链路信道2从基站10接收数据并将数据输出到发射机200。收发机200可以经由上行链路信道4向基站10发送数据。本公开中使用的术语“处理器”可以指例如硬件实现的数据处理设备，其具有物理构造为执行期望的操作的电路，所述操作包括例如表示为程序中包括的代码和/或指令的操作。在至少一些示例实施例中，上述硬件实现的数据处理设备可以包括但不限于微处理器、中央处理单元(CPU)、处理器核、多核处理器、多处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

基站10可以被称为与终端20A和/或终端20B(以下统称为“终端20”)和/或其他基站通信的固定站，并且可以与终端20和/或其他基站通信，以向/从终端20和/或其他基站发送/接收数据和/或控制信息。例如，基站10可以被称为节点B、eNB、基站收发机系统(BTS)或接入点(AP)。终端20也可以被称为能够与基站10进行通信并且向/从基站10发送/接收数据和/或控制信息的各种无线通信设备之一。例如，终端20可以被称为用户设备(UE)、移动站(MS)、移动终端(MT)、用户终端(UT)、订户站(SS)等。

基站10和终端20之间的无线通信网络可以通过共享可用网络资源来支持多个用户之间的通信。例如，在无线通信网络中，可以使用各种协议来传送数据，例如码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、正交频分多址(OFDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)、稀疏码多址(SCMA)、资源扩展多址(RSMA)、模式划分多址(PDMA)等。

包括在基站10和终端20中的每个组件(例如，符号组合器21和信道估计器22)可以是包括模拟电路和/或数字电路的硬件块或者包括可由处理器执行的多个指令的软件块等。本公开中使用的术语“处理器”可以指例如硬件实现的数据处理设备，其具有物理构造为执行期望的操作的电路，所述操作包括例如表示为程序中包括的代码和/或指令的操作。在至少一些示例实施例中，上述硬件实现的数据处理设备可以包括但不限于微处理器、中央处理单元(CPU)、处理器核、多核处理器、多处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。所述多个指令存储在非暂时性计算机可读介质中并且可由处理器等执行。

图1A和/或图1B中的无线通信系统1A和/或1B中的一个或两个分别可以是物联网(IoT)网络系统，并且终端20可以包括提供诸如远程抄表、安全或物流等服务的支持机器类型通信(MTC)、机器对机器(M2M)、传感器网络服务等的低成本或低复杂度的设备。终端20可以使用小于系统的传输带宽的窄带的所有资源块(RB)或一些RB以低成本和低复杂度向基站10发送和接收数据。当终端20位于例如小区边界的特定位置时，其覆盖范围可能受到限制。

为了改善终端20的小区覆盖范围，期望终端20即使在低信噪比(SNR)环境和/或衰落信道环境中也接收数据。基站10可以重复地针对多个子帧发送相同数据，以改善终端20的覆盖范围。基站10可以根据设置的重复次数来重复地发送多个子帧。基站10还可以通过频带跳频来发送系统的通信频带内的子帧。基站10可以经由下行链路信道2向终端20发送包括数据的下行链路信号。在一些示例实施例中，基站10可以经由多个天线端口来发送多层。

终端20可以接收从基站10发送的子帧并且经由上行链路信道4发送针对接收到的子帧的响应和其他反馈信息。终端20可以对包括在子帧中的数据进行解码，然后当解码成功时，可以不接收从基站10发送的进一步的子帧。

当解码失败时，终端20可以基于重传的数据(例如，随后接收到的子帧的数据信号)来重新执行解码。这里，终端20可以通过使用先前接收到的子帧的数据信号(以下称为先前数据信号)来增加累积的SNR。终端20可以以符号级别将先前数据信号与当前接收的子帧的数据信号(以下称为当前数据信号)进行组合，并且可以基于组合的数据信号来重新执行解码。这可以被称为符号级别组合方案。

终端20可以包括符号组合器21和信道估计器22。符号组合器21可以累积来自包括相同数据的多个子帧的多个数据信号，由此在符号级别组合多个数据信号。

信道估计器22可以基于包括在多个子帧中的多个参考信号来估计下行链路信道2的信道值。每当接收到子帧时，信道估计器22可以基于包括在先前接收到的子帧中的参考信号和包括在所接收的子帧中的参考信号来执行信道估计。信道估计器22可以通过对参考信号进行滤波来提高信道估计值的准确度。

随着数据发送重复的次数(即由终端20接收的子帧的数量)增加，由信道估计器22用于信道估计的参考信号的数量增加。因此，可以训练信道估计器22。信道估计器22可以随着接收到的子帧的数量增加来计算接近实际信道值的信道估计值。因此，随着接收到的子帧的数量增加，信道估计值的可靠性可以提高。

每当接收到子帧或接收到多个子帧时，终端20可以基于在符号组合器21中组合的多个数据信号和在信道估计器22中计算的信道估计值(即，更新后的信道估计值)，对数据进行解码。例如，终端20可以将在符号级别组合的多个数据信号中的每一个乘以更新后的信道估计值，然后基于乘法的结果计算对数似然比(LLR)。终端20可以基于计算出的LLR执行解码。

假定终端20在第i个子帧处接收的信号被定义为y_i，并且相同的数据被重复发送N次，则由终端20接收的信号向量Y＝[y₀，...，y_N-1]^T(其中，T表示矩阵的转置)可以通过式1来表达。

[式1]

Y＝H·x+N_w

这里，H＝[h₀，...，h_N-1]^T表示复信道向量，并且h_i表示第i个子帧中的下行链路信道2的信道值。h_i可以表达为复数。x是传输数据，并且N_w＝[n₀，...，n_N-1]^T表示加性白高斯噪声(AWGN)向量。终端20可以计算用于数据解码的LLR，并且当应用于传输数据x的调制方案的调制符号集合被定义为X(例如，x∈{X})时，针对传输数据x的第m个比特b_m的LLR可以通过式2表达。

[式2]

在式2中，exp表示指数函数。针对AWGN向量N_w，第i个噪声n_i的均值为零，并且其方差是σ²，其中n_i根据i的改变是统计上彼此独立的。此外，可以通过式3来定义集合

和

[式3]

在式2中，针对b_m的LLR可以通过第i个符号的LLR来计算。对于具有灰度映射的二进制相移键控(BPSK)或正交相移键控(QPSK)，诸如式2的LLR组合方案在数学上等同于符号级别组合方案。例如，对于具有灰度映射的QPSK调制，LLR可以通过式4和式5表达如下。

[式4]

[式5]

这里，Re(CN)表示复数CN的实部，Im(CN)表示复数的虚部。CN^*表示CN的共轭，例如，

表示h_i的共轭。

然而，LLR组合方案和符号级别组合方案的相同特性不限于BPSK或QPSK调制方案。

如式4和式5所示，对于特定调制方案，用于在LLR组合方案中计算LLR的充分统计量可以通过式6表达。

[式6]

在IoT网络系统中，假设信道值随时间的改变很小，则终端20可能具有低移动性，并且因此信道相干时间比符号持续时间明显更长。例如，这可以假设为通过式7表达。

[式7]

h₀≈h₁≈…≈h_N。

如果终端20针对第i个子帧估计信道估计值和信道估计误差，并且将它们分别定义为

和

则信道估计的质量可以随着接收相同数据的子帧的数量增加而改善。因此，ε_i可以具有与式8相同的属性。

[式8]

|ε₀|＞|ε₁|＞…＞|ε_N-1|。

在LLR组合方案中，基于信道估计值的充分统计量可以通过式9表达。

[式9]

然而，在上述示例中讨论的符号级别组合方案中，基于信道估计值的充分统计量可以通过式10表达。

[式10]

换句话说，可以基于最后更新的信道估计值来计算充分统计量。

可以通过式11来表达针对LLR组合方案的充分统计量的误差，即，基于理想信道值的充分统计量与基于信道估计值的充分统计量之差。

[式11]

否则，根据一些示例实施例的符号级别组合方案的充分统计量的误差可以通过式12来表达。

[式12]

在式12中，δ_i是关于第i个子帧的信道值的改变量，并且可以通过式13来定义。

[式13]

δ_i＝h_i-h_N-1

在具有低移动性的环境中，假定信道值的改变较小(例如h₀≈h₁≈…≈h_N)，则δ_i与ε_i相比小到可以忽略不计。此外，考虑式8，即|ε₀|＞|ε₁|＞…＞|ε_N-₁|，针对符号级别组合方案的充分统计量的误差大小可以小于针对LLR组合方案的充分统计量的误差大小(|e^symbol|＜|e^LLR|)。

相应地，在信道值随时间改变很小的通信环境中，终端20可以根据将更新后的信道估计值应用于在符号级别组合的数据信号的符号级别组合方案来执行解码，并且因此可以改善终端20的解码和接收性能。

在一些示例实施例中，终端20可以基于在符号级别组合的多个数据信号和更新后的信道估计值，在特定条件下(如下面进一步描述的)对数据进行解码，并且如果不满足上述条件，则可以(例如，使用如下面进一步描述的不同解码方案)对数据不同地解码。例如，当关于时间的信道变化等于或大于阈值时，当在重复发送相同数据的同时数据的冗余版本(RV)被改变时，或者当子帧的频带发生跳频时，终端20可以根据其他方案(例如，前述的LLR组合方案)执行解码。

如上所述，在根据一些示例实施例的无线通信系统1中，基站10可以重复发送相同的数据，并且响应于发送，终端20可以使用通过向在符号级别组合的数据信号应用通过信道训练更新的信道估计值(例如可靠信道估计值)计算出的参数来执行解码。相应地，可以改善终端20的解码性能。终端20可以改善低SNR和频带跳频环境中的接收性能。此外，随着解码性能的改善，更快速地完成解码。随后，可以不接收额外的子帧，由此终端20的功耗可以降低并且终端20的电池寿命可以延长。

图2示出了下行链路信号的帧结构的示例。

横轴表示时域，纵轴表示频域。下行链路信号可以包括多个帧FM(或无线电帧)，并且一个帧FM可以包括多个子帧SF。终端20(参见图1)可以顺序地接收子帧SF。

多个子帧SF中的每一个可以包括两个时隙SLT，并且每个时隙SLT可以包括频域中的多个资源块RB。系统传输带宽(BW)可以包括多个窄带，并且可以通过每个窄带发送多个资源块RB。

资源块RB可以包括时域中的多个符号并且可以包括频域中的多个子载波。符号是时域中的最小传输单位，并且子载波是频域中的最小传输单位。在时-频域中，资源的基本单位是资源单元RE，并且可以被表示为符号索引和子载波索引。数据的最小传输单元是资源块RB，并且数据速率可以与调度到终端的资源块RB的数量成比例地增长。

下行链路控制信息可以通过子帧SF中的前几个符号来发送。下行链路控制信息可以包括资源块分配信息、调制和编码方案、冗余版本、传输块大小(TBS)、HARQ(混合自动重传请求)进程号、通知HARQ是初始传输还是重传的新数据指示符等。

每个资源块RB可以包括针对信道估计和/或均衡而发送的参考信号RS以及用于发送数据和控制信息的资源单元RE。

图3示出了数据的重复发送和频带跳频的示例。

参考图3，可以根据确定的重复次数在多个子帧中重复发送相同的数据，并且频带可以跳频。重复发送信息(例如，重复发送的连续子帧的数量T_SF)和频带跳频信息(例如关于用于跳频的窄带的数量的信息、跳频粒度信息T_FH等)可以被包括在上层信号或L1信号中，然后从基站10(参见图1)发送到终端20(参见图1)。例如，根据第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)IoT通信标准，重复发送的连续子帧的最大数量T_SF可以设置为高达2048。跳频粒度信息T_FH指的是在同一频带中发送的子帧的数量，并且可以在频带跳频之后继续对相同数据进行重复发送。

图4是根据一些示例实施例的示出了终端的接收机的框图。

图1A和图1B的终端20可以包括接收机100，并且接收机100可以包括接收机(RX)滤波器110、同步块120、符号组合器130、信道估计器140、LLR计算器150和解码器160。包括在接收机100中的每个组件(例如，RX滤波器110、同步块120、符号组合器130、信道估计器140、LLR计算器150和解码器160)可以是包括模拟电路和/或数字电路的硬件块或包括存储在非暂时性计算机可读介质中并可由处理器等执行的多个指令的软件块。

RX滤波器110可以仅允许以下信号通过：通过无线信道从基站接收的下行链路信号中可以由终端接收和处理的频率的信号。RX滤波器110还可以将接收到的信号转换为数字信号。

当终端初始接入小区然后执行从当前连接的小区到另一小区的切换或小区重选时，同步块120可以通过使用包括在经滤波的下行链路信号中的同步信号(例如，主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS))来执行小区搜索，并且同步块120可以通过使用同步信号的小区搜索来获得关于小区的频率和符号同步。同步块120还可以获得关于小区的下行链路帧同步并确定小区标识符(ID)。

符号组合器130可以累积包括在多个子帧中的每一个中的数据信号(或称为数据符号)。符号组合器130可以输出累积的信号。对于示例实施例，符号组合器130可以存储包括在多个子帧中的每一个中的数据信号，并输出存储的信号的集合作为累积信号。

例如，当符号组合器130接收到第一子帧时，符号组合器130可以存储包括在第一子帧中的第一数据信号并输出所存储的第一数据信号。当接收到包括与第一子帧相同的数据的第二子帧时，符号组合器130可以进一步存储包括在第二子帧中的第二数据信号并同时输出第一数据信号和第二数据信号二者。然后，当接收到包括与第二数据相同的数据的第三子帧时，符号组合器130可以进一步存储包括在第三子帧中的第三数据信号并且同时输出第一数据信号、第二数据信号和第三数据信号。如上所述，符号组合器130可以顺序地累积数据信号，由此在符号级别组合数据信号并且输出组合后的数据信号。

信道估计器140可以执行关于下行链路信道2的信道估计(参见图1)。信道估计器140可以基于包括在子帧中的参考信号并且在每次接收到子帧时执行信道估计，以更新信道估计值。

如上所述，随着对相同数据的重复发送次数增加(即接收到的子帧的数量增加)，可以由信道估计器140用于执行信道估计的参考信号的数量可以增加，从而改善信道估计值的可靠性。

LLR计算器150可以基于从符号组合器130提供的组合后的数据信号和最近从信道估计器140提供的信道估计值(即，更新后的信道估计值)来计算LLR。

在一些示例实施例中，如果满足某个条件(如参考图8和图9进一步描述的)，则LLR计算器150如上文所述的基于从符号组合器130提供的组合后的数据信号和更新后的信道估计值来计算LLR，并且如果不满足条件，则LLR计算器150基于更新后的信道估计值和包括在当前接收到的子帧中的数据信号(而不是从符号组合器130提供的组合后的数据信号)来计算LLR。

符号组合器130可以基于包括在当前接收到的子帧中的数据信号和更新后的信道估计值来计算与当前子帧相对应的LLR(在下文中，称为当前LLR)，并且可以通过将当前LLR与被计算为与先前子帧相对应的LLR(在下文中，被称为先前LLR)进行组合来计算LLR。

LLR计算器150可以包括LLR缓冲器151。先前LLR可以存储在LLR缓冲器151中并且可以用于计算当前LLR。在图4中，虽然LLR缓冲器151被示为包括在LLR计算器150中，但是一些示例实施例不限于此。LLR缓冲器151可以被配置为与LLR计算器150分离。例如，LLR缓冲器151可以包括其上安装有接收机100的终端的内部存储器。

解码器160可以基于从LLR计算器150提供的LLR来执行解码。解码器160可以基于LLR对数据进行解码并确定解码是否成功。解码器160可以通过使用错误检测码(例如，循环冗余校验(CRC))来检测解码的数据(例如，数据分组)中是否发生错误。在一些示例实施例中，解码器160可以通过前向纠错(FEC)来纠正该错误。如果检测到不可恢复的错误，则解码器160可以确定解码失败。

当解码失败时，接收机100可以基于进一步接收到的子帧的数据信号和先前子帧的数据信号来重新执行解码，并且可以重复执行解码直到解码成功。当解码成功时，接收机100可以进入掉电模式。如参考图1所描述的，基站10(参见图1)可以根据设置的次数发送包括相同数据的子帧，并且一旦成功解码，接收机100就可以不进一步接收从基站10发送的子帧。

参考图4描述了根据一些示例实施例的终端的接收机100。然而，根据一些示例实施例，图4所示的接收机100的配置不限于此。接收机100可以包括根据各种通信协议的各种块配置。

图5示出了根据一些示例实施例的示出了操作接收机的方法的流程图。操作图5所示的接收机的方法可以由图4的接收机100执行。因此，参考图4提供的描述可以应用于图5所示的一些示例实施例。

参考图5，接收机被激活(S110)以接收子帧(S120)。接收机可以在掉电模式中被去激活，并在确定的时间或者响应于来自基站的唤醒信号或用户请求被激活以接收子帧。

然后，接收机可以在符号级别累积数据信号并且基于累积的数据信号使用子操作S131、S132、S133和S134对数据进行解码(S130)。

接收机可以累积接收到的数据信号(S131)。例如，符号组合器130(参见图4)可以每当接收到子帧时累积数据信号。

接收机可以更新信道估计值(S132)。例如，信道估计器140(参见图4)可以每当接收到子帧时计算信道估计值，并且基于根据接收到的子帧累积的参考信号来更新信道估计值。操作S131和S132可以并行执行。

接收机可以基于累积的数据信号和更新后的信道估计值来计算LLR(S133)。例如，LLR计算器150(参见图4)可以基于从符号组合器130提供的累积数据信号(例如，在符号级别组合的数据信号)和从信道估计器140提供的最近更新的信道估计值来计算LLR。

接收机可以基于LLR对数据进行解码(S134)。例如，解码器160可以基于LLR对数据进行解码并确定解码是否成功(S140)。

当解码失败时，接收机可以重复操作S120至S134以重新执行解码。接收机可以重复执行解码直到解码成功为止。

当解码成功时，接收机可以被去激活(S150)。当被去激活时，接收机可以进入掉电模式，并且直到接收机被重新激活才可以接收另一个子帧。

图6示出了根据一些示例实施例的根据符号级别组合方案对数据进行解码的方法。

参考图6，当接收到第一个子帧SF₀到第N个子帧SF_N-1中的每一个时，可以累积在第一个子帧SF₀到第N个子帧SF_N-1中分别提供的第一个数据信号y₀到第N个数据信号y_N-1。此外，当第个信道估计值

到第N个信道估计值

分别被计算为对应于第一个子帧SF₀到第N个子帧SF_N-1时，与第二个子帧SF₁到第N个子帧SF_N-1(它们是在接收到第一个子帧SF₀之后接收的)相对应的第二个信道估计值

到第N个信道估计值

可以被称为更新后的信道估计值。参考图5描述了用于累积数据信号、计算信道估计值、计算LLR和解码的操作，因此将省略其详细描述。

当计算LLR时，可以基于在符号级别累积的数据信号和信道估计值来计算LLR。这里，L(a，b)表示用于使用“a”和“b”作为输入来计算LLR的函数。用于计算LLR的函数可以基于式4、式5和式10。例如，可以提供第一个数据信号y₀，并且可以基于首先接收的第一个子帧SF₀来计算第一个信道估计值

LLR₀可以是基于第一个数据信号y₀和第一个信道估计值

计算的，并且当基于LLR₀执行的解码失败(判定₀)时，可以基于第一个数据信号y₀和从第二个子帧SF₁(其是第二个接收到的)提供的第二个数据信号y1以及第二个信道估计值

来计算LLR₁。第二个信道估计值

是第一个信道估计值

的更新后的信道估计值。就此而言，可以在数据解码成功(这一确定被描述为判定₀、...、判定_N-1)之前执行解码，并且可以基于累积的第一个数据信号到第N个数据信号(y₀、...、y_N-1)和被更新为对应于第N个子帧SF_N-1的第N个信道估计值

来计算针对第N个子帧SF_N-1(其是第N个接收到的)的LLR_N-1。

图7示出了根据LLR组合方案的解码方法。参考图6描述了图7的一些操作，因此将省略其详细描述。

参考图7，基于与每个子帧对应的数据信号和信道估计值来计算与每个子帧对应的当前LLR，并且可以基于组合的LLR(其中先前LLR与计算出的当前LLR组合)来执行解码。例如，可以基于第一个数据信号_y0和第一个信道估计值

来计算LLR₀，并且当基于LLR₀执行的解码失败时，LLR₀可被存储在缓冲器(例如LLR缓冲器151)(参见图4)中。可以基于第二个数据信号y₁和从第二个子帧SF₁(其是第二个被接收的)提供的第二个信道估计值

来计算LLR₁。LLR₁可以与作为先前LLR的LLR₀组合，并从缓冲器输出，并且可以基于组合的LLR′₁来执行解码。就此而言，根据LLR组合方案，数据信号可以在LLR计算级别进行组合，并且因此可以使用先前估计的信道估计值。

图8示出了根据一些示例实施例的示出了基于信道变化对数据进行解码的方法的流程图。图8所示的方法可以由图4的接收机100执行。

参考图8，接收机可以接收子帧(S310)并且可以计算关于时间的信道变化(S320)。例如，信道估计器140可以计算信道变化。可以以多种方式来计算关于时间的信道变化。例如，关于时间的信道变化可以是基于以下各项计算的：多普勒估计值、基于子帧和在子帧之前接收的先前子帧的参考信号的信道值(或基于子帧和先前子帧的信道估计值)的信道之间的相关性等。

接收机可以确定信道变化是否小于阈值(S330)。当信道变化小于阈值时，可以根据上述符号级别组合方案来执行解码(S340)。通过使用符号级别组合方案，接收机可以累积数据信号以在符号级别组合数据信号，将最近更新的信道估计值应用于组合后的数据信号以计算LLR，然后基于计算出的LLR执行解码。

当信道变化大于阈值时，接收机可以根据LLR组合方案执行解码(S350)。通过使用LLR组合方案，接收机可以基于数据信号和更新后的信道估计值来计算当前LLR，并且基于通过将所存储的先前LLR与计算出的当前LLR组合而生成的组合LLR来对数据进行解码。

当关于时间的信道变化由于接收机的移动性而等于或大于阈值时，信道值的改变量δ_i可以大于信道估计误差ε_i。在这种情况下，信道值可能不会保持恒定，并且根据符号级别组合方案的充分统计量的误差可能大于根据LLR组合方案的充分统计量的误差。因此，当关于时间的信道变化等于或大于阈值时，通过使用根据LLR组合方案的解码方法可以改善解码性能。因此，在检测到关于时间的信道变化之后，基于关于时间的信道变化来选择性地应用解码方法，使得可以在各种通信环境中改善接收机的性能。

图9示出了根据一些示例实施例的示出了在接收机处基于SNR对数据进行解码的方法的流程图。图9所示的方法可以由图4的接收机100执行。

参考图9，接收机计算SNR，并且可以基于SNR选择性地应用数据解码方法。

接收机可以接收子帧(S410)并计算SNR(S420)。例如，信道估计器140(参见图4)可以计算SNR。然而，一些示例实施例不限于此，并且接收机的另一个组件可以计算SNR。

接收机可以确定SNR是否小于参考值或者SNR是否等于或大于参考值(S430)。参考值可以是SNR的预设值或者根据所应用的调制方案设置的值。例如，参考值可以是与8QAM(正交幅度调制)或更高的高阶调制方案相对应的SNR值。

当SNR小于参考值时，接收机可以根据符号级别组合方案执行解码(S440)，并且当SNR等于或大于参考值时，接收机可以根据LLR组合方案执行解码(S450)。操作S440和S450与图8的操作S340和S350相同，因此将省略其重复描述。

如参考图1所述，当利用低阶调制方案(例如，BPSK、QPSK等)调制接收到的子帧的数据信号时，符号级别组合方案在低SNR处具有高解码性能。因此，当SNR等于或大于参考值并且因此接收到使用高阶调制方案调制的数据信号时，接收机可以根据LLR组合方案执行解码，由此改善解码性能。因此，可以在各种通信环境中自适应地改善接收机的接收性能。

图10示出了根据一些示例实施例的基于信道特性的改变或所接收的数据的解码方法。参考图6和图7描述了在图10中描绘的一些操作，因此将省略其详细描述。

图10示出了当在重复接收数据的同时信道特性被改变或接收到改变的数据时的解码方法。信道特性可以包括信道值、SNR、关于时间的信道变化等。

参考图10，接收到第M个子帧SF_M-1，然后，信道特性(例如载波频率)可以改变或可以接收到改变后的数据信号。可以根据符号级别组合方案执行解码，直到接收到第M个子帧SF_M-1为止，然后可以根据LLR组合方案对随后接收到的第M+1个子帧SF_M的第M+1个数据信号y_M执行解码。可以基于第M+1个数据信号y_M和第M+1个信道估计值

来计算LLR_M，并且可以基于通过组合LLR_M和先前LLR_M-1计算的组合LLR′_M来执行解码。换句话说，可以对第M+1个子帧SF_M执行根据LLR组合方案的解码。可以再次对在第M+1个子帧SF_M之后接收到的子帧执行根据符号级别组合方案的解码。

例如，当频带跳频时，信道状态改变并且因此跳频之前的信道值可能与跳频之后的信道值不同。因此，在跳频发生之后，信道训练被重新执行，以对应于相同的信道状态。就此而言，可以根据LLR组合方案对紧邻跳频之后接收的子帧(例如，第M+1个子帧SF_M)中包括的第M+1个数据信号y_M执行解码，并且可以根据符号级别组合方案对随后接收的子帧再次执行解码。

在一些示例实施例中，虽然重复发送相同的数据，但是可以周期性地改变数据的冗余版本。当冗余版本改变时，可以改变其中在资源块RB(参见图2)中发送相同数据的资源单元RE(参见图2)的位置。在冗余版本改变之后接收到的子帧的数据信号可能不同于先前接收到的子帧的数据信号。因此，可以根据LLR组合方案对紧邻冗余版本改变之后接收到的数据信号执行解码，并且可以根据符号级别组合方案针对随后接收的数据信号再次执行解码。

图11示出了根据一些示例实施例的示出了基于是否接收到第M*P个子帧使用符号级别或LLR组合方案的解码方法的流程图。

如参考图10所描述的，图11示出了当周期性改变信道状态或数据时(例如，当周期性出现频带跳频或改变冗余版本时)所应用的解码方法。假定信道状态或数据在第M个子帧中改变。

参考图11，接收机接收子帧(S510)。可以根据符号级别组合方案执行解码(S520)。可以根据符号级别组合方案来对多个接收到的子帧执行解码。当解码失败时，接收机可以确定接收到的子帧是否是第M*P个子帧(S530)。这里，M是3或更大的整数，并且可以对应于在接收到的数据改变时已知的信道状态。P是正整数。

当接收到的子帧不是第M*P个子帧时，接收机可以重复操作S510至S530以对随后接收到的子帧执行根据符号级别组合方案的解码。

当接收到的子帧是第M*P个子帧时，接收机可以确定将改变信道状态或数据，诸如频带的跳频或冗余版本的替换。接收机可以确定可以对下一个接收到的子帧执行根据LLR组合方案的解码，并且因此LLR可以被存储为先前LLR(S540)。

接收机接收另一子帧(S550)，换句话说，在改变信道状态或数据之后接收新的子帧，并且可以基于接收到的数据信号和该新的子帧的信道估计值来计算当前LLR(S560)。接收机可以将当前LLR与在操作S540中存储的先前LLR进行组合(S570)，并基于组合的LLR执行解码(S580)。如上所述，接收机可以确定信道状态或数据是否将改变，并且对在信道状态或数据改变之后接收到的子帧的数据信号执行根据LLR组合方案的解码。当解码失败时，可以重新执行操作S510，并且可以对接收到的子帧的数据信号执行根据符号级别组合方案的解码。

图12示出了根据一些示例实施例的示出了基于是否接收到第M*P+1个子帧使用符号级别或LLR组合方案的解码方法的流程图。

与图11类似，假定信道状态或数据在第M个子帧中改变。

参考图12，接收机接收子帧(S610)，并且可以对接收到的数据信号执行根据符号级别组合方案的解码(S620)。然后，接收机可以存储在操作S620中使用的LLR(S630)。接收机可以每当根据符号级别组合方案执行解码时存储所使用的LLR。因此，可以每当执行解码时更新LLR缓冲器(例如，图4的LLR缓冲器151)。

当解码失败时，接收机可以重新接收子帧(S640)。接收机可以确定接收到的子帧(即，在操作S640中接收到的子帧)是否是第(M*P)+1个子帧(S650)。接收机可以确定接收到的子帧是否是在信道状态或数据改变之后接收的。如果接收到的子帧不是第(M*P)+1个子帧，则这意味着信道状态或数据没有改变，因此接收机可以重复操作S610至S650，使得可以根据符号级别组合对随后接收到的子帧执行解码。

如果接收到的子帧是第(M*P)+1个子帧，则接收机可以基于接收到的数据信号和信道估计值来计算当前LLR(S660)并且将当前LLR与在操作S630中存储的先前LLR进行组合以计算组合的LLR(S670)。接收机可以基于组合的LLR执行解码(S680)。操作S660、S670和S680分别类似于图11的操作S560、S570和S580，因此将省略其重复描述。

图13示出了根据一些示例实施例的基于是否接收到K个子帧使用符号级别或LLR组合方案的解码方法。参考图6和图7描述了在图13中描绘的一些操作，因此将省略其详细描述。

参考图13，当接收到每个子帧时，可以在符号级别组合数据信号，并且可以更新信道估计值。然而，在接收到K个子帧之后，可以执行LLR计算和解码。这里，K是等于或大于2的整数，并且可以基于诸如SNR/关于时间的信道变化等的信道状态来设置K。随着接收到的子帧的数量增加，可以改善更新后的信道估计值的可靠性。初始计算的信道估计值可能不太可靠。因此，接收机可以不对初始接收到的K-1个子帧执行解码，并且可以仅累积接收到的数据信号并更新信道估计值。然后，接收机可以在接收到K个子帧之后执行解码。

图14是根据一些示例实施例的示出了无线通信设备的框图。如图14所示，无线通信设备1000可以包括专用集成电路(ASIC)1100、专用指令集处理器(ASIP)1300、存储器1500、主处理器1700和主存储器1900。ASIC 1100、ASIP 1300和主处理器1700中的两个或更多个可以彼此通信。ASIC 1100、ASIP 1300、存储器1500、主处理器1700和主存储器1900中的至少两个可以嵌入在一个芯片中。根据一些示例实施例，ASIC 110、ASIP 1300、存储器1500、主处理器1700和主存储器1900中的任何一个或全部可以被包括在无线通信设备1000内的接收机中。

ASIC 1100可以是为特定应用定制的集成电路，并且可以包括例如射频集成电路(RFIC)、调制器、解调器等。ASIP 1300可以支持针对特定应用的专用指令集并且可以执行包括在指令集中的指令。存储器1500可以是与ASIP 1300通信的非暂时性计算机可读介质，并且可以作为非暂时性存储设备来存储可由ASIP 1300执行的多个指令。存储器1500还可以将在执行多个指令期间生成的数据存储在ASIP 1300中。例如，存储器1500可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁带、磁盘、光盘、易失性存储器、非易失性存储器及其组合。此外，存储器1500可以包括可以由ASIP 1300访问的任何类型的存储器。

主处理器1700可以通过执行多个指令来控制无线通信设备1000。例如，主处理器1700可以控制ASIC 1100和ASIP 1300，处理通过无线通信网络接收的数据，或者处理关于无线通信设备1000的用户输入。主存储器1900可以与主处理器1700通信并且作为非暂时性存储设备存储由主处理器1700执行的多个指令。例如，主存储器1900可以包括可以由主处理器1700访问的任何存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁带、磁盘、光盘、易失性存储器、非易失性存储器及其组合。

根据一些示例实施例的无线通信设备的组件(例如，图1的终端20或图4的接收机100)或用于配置解码方法的操作可以被包括在图14的无线通信设备1000中所包括的组件中的至少一个中。例如，图4的符号组合器130、信道估计器140和LLR计算器150中的至少一个可以经由存储在存储器1500中的多个指令来实现。

ASIP 1300可以通过执行存储在存储器1500中的多个指令来执行符号组合器130、信道估计器140和LLR计算器150的操作中的至少一个操作。在另一个示例中，图4的符号组合器130、信道估计器140和LLR计算器150中的至少一个或数据解码方法的操作中的至少一个操作可以经由硬件块来实现并且被包括在ASIC 1100中。在另一个示例中，图4的符号组合器130、信道估计器140和LLR计算器150中的至少一个或数据解码方法的操作中的至少一个操作可以经由存储在主存储器1900中的多个指令来实现，以及随着主处理器1700执行存储在主存储器1900中的多个指令，可以执行符号组合器130和信道估计器140以及LLR计算器150中的至少一个或数据解码方法的操作中的至少一个操作。

图15示出了根据一些示例实施例的示出了IoT设备的框图。

参考图15，IoT设备500可以包括应用处理器(AP)510、收发机520、存储器530、显示器540、传感器560和输入/输出设备570。

IoT设备500可以包括用于与外部设备进行通信的收发机520。收发机520可以包括例如诸如局域网(LAN)、蓝牙、无线保真(Wi-Fi)或Zigbee的无线局域接口、或可以连接到移动蜂窝网络(例如电力线通信(PLC)、第三代(3G)或长期演进(LTE))的调制解调器通信接口。

收发机520可以包括根据一些示例实施例的接收机100(参见图1)，并且可以通过解码方法对来自接收到的信号的数据进行解码。此外，根据一些示例实施例，AP 510和存储器530中的任何一个或两者可以被包括在收发机520内的接收机100内。根据一些实施例，接收机100可以通信地耦合到AP 510和存储器530，并且结合图4讨论的接收机100的组件(例如，RX滤波器110、同步块120、符号组合器130、信道估计器140、LLR计算器150和解码器160)可以使用存储在存储器530中并由AP 510执行的软件指令来实现。

当IoT设备500经历低SNR和具有低移动性的环境时，收发机520可以根据上述符号级别组合方案执行数据解码，由此改善接收性能并降低数据接收的功耗。另外，收发机520可以根据IoT设备500的通信环境自适应地改变解码方法，由此改善接收性能。

AP 510可以控制IoT设备500的整体操作和IoT设备500的配置的操作。AP 510可以执行各种计算。根据一些示例实施例，AP 510可以包括一个处理器核(单核)或多个处理器核(多核)。根据一些示例实施例，AP 510还可以包括位于内部或外部的高速缓存存储器。

传感器560可以是例如被配置为感测图像的图像传感器。传感器560可以连接到AP510以将产生的图像信息发送到AP 510。传感器560可以是被配置为感测生物测定信息的生物传感器。传感器560可以是任何传感器，诸如照度传感器、声学传感器、加速度传感器等。

显示器540可以显示IoT设备500的内部状态信息。显示器540可以包括触摸传感器(未示出)。另外，显示器540可以具有输入或输出功能以及用户界面。用户可以通过触摸传感器和用户界面来控制IoT设备500。

输入/输出设备570可以包括诸如触摸板、键区、输入按钮等的输入装置和诸如显示器、扬声器等的输出装置。

存储器530可以是存储用于控制IoT设备500的控制命令代码、控制数据或用户数据的非暂时性计算机可读介质。存储器530可以包括易失性存储器和非易失性存储器中的至少一个。非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存、相变RAM(PRAM)、磁性RAM(MRAM)、电阻RAM(RRAM)或铁电RAM(FRAM)。易失性存储器可以包括诸如动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)、同步DRAM(SDRAM)、相变RAM(PRAM)、MRAM、RRAM或FRAM的各种存储器中的至少一个。

loT设备500还可以包括电源单元，该电源单元包括用于内部电源的内部电池或者从外部电源接收电力。另外，IoT设备500还可以包括存储设备。存储设备可以是非易失性介质，例如硬盘(HDD)、固态盘(SSD)、嵌入式多媒体卡(eMMC)或通用闪存存储设备(UFS)。存储设备可以存储通过输入/输出设备570提供的用户信息和通过传感器560收集的感测信息。

如上所述，依据根据一些示例实施例的解码方法和设备，可靠信道估计值被应用于包括在多个接收到的数据帧中的数据信号，并且因此可以改善数据解码性能。因此，在低SNR和跳频环境中，接收机的性能可以得到改善并且功耗可以降低。

尽管已经具体示出和描述了一些示例实施例，但是将理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种无线通信设备的数据解码方法，所述方法包括：

接收第N个子帧，N是等于或大于2的整数；

将包括在所述第N个子帧中的第N个数据信号与在所述第N个子帧之前接收的至少一个子帧中包括的至少一个数据信号进行组合，其中，所述至少一个子帧和所述第N个子帧被配置为承载相同的数据；

通过基于包括在所述第N个子帧中的参考信号更新第N-1个信道估计值，生成第N个信道估计值；

基于组合的数据信号和所述第N个信道估计值，计算对数似然比LLR；以及

基于所述LLR对所述数据进行解码。

2.根据权利要求1所述的数据解码方法，其中，计算LLR包括：将所述第N个信道估计值应用于组合的数据信号。

3.根据权利要求1所述的数据解码方法，其中，所述组合的数据信号包括：包括在第N-1个子帧中的第N-1个数据信号和所述第N个子帧的所述第N个数据信号。

4.根据权利要求1所述的数据解码方法，还包括：

确定是否满足第一接收条件，

其中，如果不满足所述第一接收条件，则所述解码包括基于组合的LLR来对所述数据进行解码。

5.根据权利要求4所述的数据解码方法，还包括：

计算组合的LLR，

其中，计算所述组合的LLR包括：

基于包括在所述第N个子帧中的所述第N个数据信号和更新后的信道估计值，计算与所述第N个子帧相对应的当前LLR，以及

将所述当前LLR与所存储的先前LLR进行组合，所存储的先前LLR是基于包括在第N-1个子帧中的第N-1个数据信号和第N-1个信道估计值生成的。

6.根据权利要求4所述的数据解码方法，还包括：

计算关于时间的信道变化，

其中，如果所述信道变化小于阈值，则所述确定包括确定满足第一接收条件。

7.根据权利要求4所述的数据解码方法，还包括：

计算信噪比SNR；

其中，如果所述SNR小于参考值，则所述确定包括确定满足第一接收条件。

8.根据权利要求1所述的数据解码方法，还包括：

接收第N+1个子帧，其中，所述第N+1个子帧被配置为承载与所述第N个子帧相同的数据；

通过基于包括在所述第N+1个子帧中的参考信号更新第N个信道估计值，生成第N+1个信道估计值；

基于包括在所述第N+1个子帧中的第N+1个数据信号、所述第N+1个信道估计值和所述LLR，计算组合的LLR；以及

基于所述组合的LLR，对所述数据进行解码。

9.根据权利要求8所述的数据解码方法，其中，所述第N个子帧的载波频率与所述第N+1个子帧的载波频率不同。

10.根据权利要求8所述的数据解码方法，其中，以下至少一项：

信道特性在第N个子帧与第N+1子帧之间改变，或者

所述第N个数据信号与所述第N+1个数据信号不同。

11.根据权利要求1所述的数据解码方法，其中，在相同的子帧被接收K次之后，执行所述计算LLR和所述解码，其中K是等于或大于2的整数。

12.一种操作接收机的方法，所述方法包括：

接收包括在顺序接收的N个子帧中的N个数据信号，N是等于或大于2的整数，其中，所述N个子帧被配置为承载相同的数据；

计算关于时间的信道变化；

如果所述信道变化小于阈值，则执行附加操作，所述附加操作包括：

累积所述N个数据信号；

基于包括在所述N个子帧中的参考信号，计算信道估计值；

基于累积的数据信号和所述信道估计值，计算与所述N个子帧中的第N个子帧相对应的对数似然比LLR；以及

基于所述LLR执行解码。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

确定所述解码是否成功；以及

当所述解码成功时，进入去激活状态。

14.根据权利要求12所述的方法，

其中，如果所述信道变化等于或大于阈值，则计算所述LLR包括：

基于与所述N个子帧中的第N-1个子帧相对应的先前LLR、包括在所述第N个子帧中的数据信号和所述信道估计值，计算所述LLR。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括：

存储与所述第N个子帧相对应的所述LLR；

接收第N+1个子帧；

计算与所述第N+1个子帧相对应的LLR；

将与所述第N个子帧相对应的所述LLR和与所述第N+1个子帧相对应的所述LLR进行组合，以形成组合的LLR；以及

基于所述组合的LLR执行所述解码。

16.一种接收机，包括：

存储器，其上存储有计算机可读指令；以及

一个或多个处理器，通信地耦合到所述存储器，并且被配置为执行所述计算机可读指令以：

对分别包括在顺序接收的N个子帧中的N个数据信号进行组合，N是等于或大于2的整数，其中，所述N个子帧被配置为承载相同的数据；

当接收到所述子帧时，基于包括在所接收的子帧中的参考信号，计算并更新信道估计值；以及

基于组合的N个数据信号和第N个信道估计值，计算LLR。

17.根据权利要求16所述的接收机，其中，所述一个或多个处理器还被配置为：基于LLR组合条件，基于与第N-1个子帧相对应的LLR、包括在第N个子帧中的数据信号和所述第N个信道估计值来选择性地计算所述LLR。

18.根据权利要求17所述的接收机，其中，所述LLR组合条件包括：如果信道变化等于或大于阈值、或所述第N-1个子帧的频率与所述第N个子帧的频率不同，则执行选择性计算。

19.根据权利要求17所述的接收机，还包括：

缓冲器，被配置为存储所述LLR。

20.根据权利要求16所述的接收机，所述接收机被包括在物联网IoT设备中。

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