CN112217543B - 用于符号检测的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了用于符号检测的装置和方法。该解决方案包括：获得(400)在传输信道上被接收的多输入多输出符号，该符号包括多个层，每个层包括多个候选星座点中的星座点，针对每个层选择(402)精度，每个层具有的精度小于或等于先前层的精度，以及利用多个算术和逻辑单元ALU，通过最小化给定的成本函数，来针对每个层利用所选择的精度在候选星座点中搜索(404)星座点，多个ALU包括至少一个实部和虚部，该装置的ALU包括的实部和虚部通过具有不同比特数而具有不同精度，数据存储器和多个ALU通过给定宽度的数据总线被相互连接。

Description

用于符号检测的方法和装置
技术领域
本发明的示例性和非限制性实施例通常涉及通信。
背景技术
无线电信系统正在不断发展。对较高的数据速率和高质量的服务存在不断的需求。部分地出于这些原因，现代电信系统(诸如第五代5G网络)正在向毫米波(mmW)频率移动，以寻求宽频谱接入，这最终实现极高的数据速率。
为了实现高容量和数据速率，已经对多输入多输出或MIMO传输进行了研究。MIMO是用于在相同无线电信道上同时传输和接收一个以上的数据信号的方法的术语。通信系统的基站或接入点可以使用被指向不同方向的许多天线波束来传输而不是全向传输。用户终端可以在信号的接收和传输中分别利用一个以上的天线。
在MIMO传输中，一个以上的符号被同时传输。在接收机中，任务是解码所接收的符号。各种检测器已经被提出用于解码MIMO信号。最小均方误差(MMSE)和零强迫(ZF)MIMO检测器相对较容易实现，但性能远非最优。另一方面，最大似然检测具有良好的性能，但是具有非常高的复杂性。球形检测算法是一种基于树搜索的方法，其可以实现最大似然解，并且被广泛认为是用于MIMO检测的最有前途的方法。在球形检测中，目的是找到最接近于所接收的符号的晶格点，并且将搜索空间限制在落入以所接收的符号为中心的球形内的那些晶格点内。然而，球形检测经受非常高的计算复杂性，从而导致高延迟。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种装置，包括：数据存储器，被配置为获得在传输信道上被接收的多输入多输出符号，符号包括多个层，每个层包括多个候选星座点中的星座点；多个算术和逻辑单元ALU，多个ALU包括至少一个实部和虚部，装置的ALU包括的实部和虚部通过具有不同比特数而具有不同精度；控制器，被配置为控制数据存储器和多个ALU；给定宽度的数据总线，给定宽度的数据总线将控制器、数据存储器和多个ALU相互连接，控制器被配置为：利用ALU，通过最小化给定的成本函数来针对每个层在候选星座点中搜索星座点，其中对每个层的搜索利用给定精度被执行，每个层具有的精度小于或等于先前层的精度。
根据本发明的一个方面，提供了一种方法，包括：获得在传输信道上被接收的多输入多输出符号，符号包括多个层，每个层包括多个候选星座点中的星座点；针对每个层选择精度，每个层具有的精度小于或等于先前层的精度；利用多个算术和逻辑单元ALU，通过最小化给定的成本函数，来针对每个层利用所选择的精度在候选星座点中搜索星座点，多个ALU包括至少一个实部和虚部，装置的ALU包括的实部和虚部通过具有不同比特数而具有不同精度，数据存储器和多个ALU通过给定宽度的数据总线被相互连接。
根据本发明的一个方面，提供了一种计算机程序，包括指令，指令用于使通信系统的装置至少执行以下：获得在传输信道上被接收的多输入多输出符号，符号包括多个层，每个层包括多个候选星座点中的星座点；针对每个层选择精度，每个层具有的精度小于或等于先前层的精度；利用多个算术和逻辑单元ALU，通过最小化给定的成本函数，来针对每个层利用所选择的精度在候选星座点中搜索星座点，多个算术和逻辑单元ALU包括至少一个实部和虚部，装置的ALU包括的实部和虚部通过具有不同比特数而具有不同精度，数据存储器和多个ALU通过给定宽度的数据总线被相互连接。
本发明的各种实施例所寻求的保护范围由独立权利要求阐明。
本说明书中所描述的不落在独立权利要求的范围内的实施例和/或示例和特征(如果有的话)将被解释为对理解本发明的各种实施例有用的示例。
附图说明
在下文中，将参照附图借助于优选的实施例更详细地描述本发明，在附图中
图1示出了其中可以应用本发明的一些实施例的通信环境的示例；
图2示出了球形解码的示例；
图3示出了采用本发明一些实施例的装置的示例；
图4、图5、图6、图7和图8是示出一些实施例的流程图；以及
图9示出了采用本发明的一些实施例的装置的示例。
具体实施方式
在下文中，将使用基于长期演进高级(LTE高级，LTE-A)、增强型LTE(eLTE)或者新无线电(NR，5G)的无线电接入架构作为实施例可以被应用于其的接入架构的示例来描述不同的示例性实施例，然而，并不将实施例限制于这种架构。对于本领域技术人员明显的是，通过适当地调整参数和过程，实施例还可应用于具有适部件的其他种类的通信网络。适合系统的其他选项的一些示例可能是通用移动电信系统(UMTS)无线电接入网络(UTRAN或E-UTRAN)、长期演进(LTE，与E-UTRA相同)、无线局域网(WLAN或WiFi)、全球互操作性微波接入(WiMAX)或其任何组合。
图1描绘了简化的系统架构的示例，其仅示出了一些元件和功能实体，该元件和功能实体全部是逻辑单元，其实现可能与所示出的不同。图1所示的连接是逻辑连接；实际的物理连接可能有所不同。对于本领域技术人员而言很清楚的是，该系统通常还包括除图1所示的功能和结构之外的其他功能和结构。
然而，实施例不限于作为示例给出的系统，而是本领域技术人员可以将该解决方案应用于被提供有必要属性的其他通信系统。
图1的示例示出了示例性无线电接入网络的一部分。
图1示出了被配置为处于小区中的一个或多个通信信道上的无线连接中的用户设备100和102，其中接入节点(诸如(e/g)NodeB)104提供该小区。从用户设备到(e/g)NodeB的物理链路称为上行链路或反向链路，而从(e/g)NodeB到用户设备的物理链路称为下行链路或前向链路。应当理解，可以通过使用适合于这种用法的任何节点、主机、服务器或接入点等实体来实现(e/g)NodeB或其功能。
一种通信系统通常包括一个以上的(e/g)NodeB，在这种情况下，(e/g)NodeB也可以被配置为通过为此目的而设计的有线或无线链路相互通信。这些链路可以用于数据和信令目的。(e/g)NodeB是被配置为控制其耦合到的通信系统的无线电资源的计算设备。(e/g)NodeB也可以被称为基站、接入点或包括能够在无线环境中操作的中继站的任何其他类型的接口设备。(e/g)NodeB包括或耦合到收发器。从(e/g)NodeB的收发器，向天线单元提供连接，该连接建立到用户设备的双向无线电链路。天线单元可以包括多个天线或天线元件。(e/g)NodeB还连接到核心网络106(CN或下一代核心NGC)。根据系统的不同，CN侧上的对方可以是服务网关(S-GW，路由和转发用户数据分组)、分组数据网络网关(P-GW)，用于提供用户设备(UE)到外部分组数据网络、或移动管理实体(MME)、用户平面功能(UPF)等的连接。
用户设备或终端用户手持式设备(也称为UE、用户装备、用户终端、终端设备等)说明了一种类型的装置，空中接口上的资源被分配和指配给该装置，因此本文中描述的与用户设备有关的任何特征可以利用对应装置(诸如中继节点)来实现。这种中继节点的一个示例是朝向基站的层3中继(自回程中继)。
用户设备通常是指便携式计算设备，该便携式计算设备包括具有或不具有订户标识模块(SIM)操作的无线移动通信设备，包括但不限于以下类型的设备：移动站(移动电话)、智能电话、个人数字助理(PDA)、手机、使用无线调制解调器的设备(警报或测量设备等)、膝上型计算机和/或触摸屏计算机、平板电脑、游戏机、笔记本和多媒体设备。应当理解，用户设备也可以是几乎排他性的仅上行链路设备，其示例是将图像或视频剪辑加载到网络的照相机或摄像机。用户设备也可以是具有在物联网(IoT)网络中操作的能力的设备，物联网网络是其中对象被提供有通过网络传送数据而无需人与人或人与计算机交互的能力的场景。上述网络中的一种技术可以称为窄带物联网(NB-Iot)。用户设备也可以是具有利用增强型机器类型通信(eMTC)进行操作的能力的设备。用户设备也可以利用云。在一些应用中，用户设备可以包括具有无线电部件的小型便携式设备(诸如手表、耳机或眼镜)，并且计算在云中执行。用户设备(或在一些实施例中，层3中继节点)被配置为执行用户装置功能中的一个或多个。用户设备也可以称为订户单元、移动站、远程终端、接入终端、用户终端或用户装置(UE)，仅提及若干个名称或装置。
本文中所描述的各种技术也可以应用于网络物理系统(CPS)(协作控制物理实体的计算元件的系统)。CPS可以使能嵌入在不同位置处的物理对象中的大量互连ICT设备(传感器、执行器、处理器微控制器等)的实现和利用。移动网络物理系统(在其中所讨论的物理系统具有固有的移动性)是网络物理系统的子类别。移动物理系统的示例包括由人类或动物传送的移动机器人和电子设备。
另外，尽管装置已经被描绘为单个实体，但是可以实现不同的单元、处理器和/或存储器单元(图1中未全部示出)。
5G使能使用多输入多输出(MIMO)天线，可能比LTE(所谓的小小区概念)使用较多的基站或节点，包括与较小的站协作操作并且根据服务需求、用例和/或可用频谱采用各种无线电技术的宏站点。5G移动通信支持广泛的用例和相关应用，包括视频流、增强现实、不同方式的数据共享以及各种形式的机器类型应用(诸如(大规模)机器类型通信(mMTC)，包括车辆安全、不同的传感器和实时控制)。预计5G将具有多个无线电接口，即低于6GHz和mmWave，并且还可以与已有的传统无线接入技术(诸如LTE)集成。可以至少在早期阶段将与LTE的集成实现为一个系统，在该系统中，LTE提供了宏覆盖，并且5G无线电接口接入通过聚合到LTE而来自小小区。换言之，计划5G支持RAT间可操作性(诸如LTE-5G)和RI间可操作性(无线电接口间可操作性，诸如低于6GHz——cmWave，高于6GHz——mmWave)两者。如上所述，被认为在5G网络中使用的概念之一是网络切片，其中多个独立且专用的虚拟子网(网络实例)可以被创建在相同的基础设施内。
LTE网络中的当前架构完全分布在无线电中，并且完全集中在核心网络中。5G中的低延迟应用和服务需要使内容接近无线电，这导致本地突围和移动边缘计算(MEC)。5G使得分析和知识生成能够在数据源处进行。这种方法需要利用可能无法连续连接到网络的资源，诸如膝上型计算机、智能电话、平板电脑和传感器。移动边缘计算针对应用和服务托管提供了分布式计算环境。它还具有在蜂窝订户附近存储和处理内容的能力，以用于加快响应时间。边缘计算涵盖了广泛的技术，诸如无线传感器网络、移动数据采集、移动签名分析、协作式分布式对等自组织网络和处理，也可分类为本地云/雾计算和栅格/网格计算、露计算、移动边缘计算、微云、分布式数据存储和获取、自主自我修复网络、远程云服务、增强和虚拟现实、数据缓存、物联网(大规模连接性和/或延迟关键)、关键通信(自动驾驶车辆、交通安全、实时分析、时间关键控制、医疗保健应用)。
该通信系统还能够与其他网络(诸如公共交换电话网络或因特网112)通信，或者利用由它们提供的服务。通信网络也可能能够支持云服务的使用，例如，核心网络操作的至少一部分可以作为云服务来执行(这在图1中由“云”114描绘)。该通信系统还可以包括中央控制实体等，其针对不同运营方的网络提供设施以例如在频谱共享上进行协作。
边缘云可以通过利用网络功能虚拟化(NVF)和软件定义的网络(SDN)被引入到无线电接入网络(RAN)中。使用边缘云可能意味着将至少部分地在如下服务器、主机或节点中执行接入节点操作，该服务器、主机或节点可操作地耦合到包括无线电部件的远程无线电头或基站。节点操作也可能分布在多个服务器、节点或主机之间。cloudRAN架构的应用使得RAN实时功能能够在RAN侧(在分布式单元DU 104中)被执行，并且非实时功能能够以集中的方式(在集中单元CU 108中)被执行。
还应该理解，核心网络操作和基站操作之间的劳动分配可能不同于LTE的劳动分配，或者甚至不存在。可能会使用的一些其他技术进步是大数据和全IP，这可能会改变网络被构建和管理的方式。5G(或新无线电，NR)网络被设计为支持多个层次结构，其中MEC服务器可以放置在核心与基站或节点B(gNB)之间。应当理解，MEC也可以应用于4G网络。
在一个实施例中，例如通过提供回程，5G也可以利用卫星通信来增强或补充5G服务的覆盖。可能的用例是针对机器对机器(M2M)或物联网(IoT)设备或车辆上的乘客提供服务连续性，或确保针对关键通信以及未来的铁路/海事/航空通信的服务可用性。卫星通信可以利用对地静止地球轨道(GEO)卫星系统，也可以利用低地球轨道(LEO)卫星系统，特别是巨型星座(其中部署了数百个(纳米)卫星的系统)。巨型星座中的每个卫星110可以覆盖创建地面小区的若干个启用卫星的网络实体。地面小区可以通过地面中继节点104或通过位于地面或卫星中的gNB被创建。
对于本领域技术人员而言明显的是，所描绘的系统仅是无线电接入系统的一部分的示例，并且在实践中，该系统可以包括多个(e/g)NodeB，用户设备可以具有对多个无线电小区的接入，并且系统还可以包括其他装置，诸如物理层中继节点或其他网络元件等。(e/g)NodeB中的至少一个可以是家庭(e/g)节点B。另外，在无线电通信系统的地理区域中，可以提供多个不同种类的无线电小区以及多个无线电小区。无线电小区可以是宏小区(或伞形小区)，其是通常具有长达数十公里直径的大型小区，或者是较小小区，诸如微型、毫微微小区或微微小区。图1的(e/g)NodeB可以提供任何种类的这些小区。蜂窝无线电系统可以被实现为包括若干种小区的多层网络。通常，在多层网络中，一个接入节点提供一个或多个小区，因此需要多个(e/g)NodeB来提供这种网络结构。
为了满足改善通信系统的部署和性能的需要，已经引入了“即插即用”(e/g)NodeB的概念。通常，能够使用“即插即用”(e/g)NodeB的网络，除家庭(e/g)NodeB(H(e/g)节点B)之外，还包括家庭节点B网关或HNB-GW(图1中未示出)。通常被安装在运营方网络内的HNB网关(HNB-GW)可以将业务从大量HNB聚合回核心网络。
如所提及的，无线电接入网络可以被分成两个逻辑实体，称为中央单元(CU)和分布式单元(DU)。在现有技术中，CU和DU两者由相同的供应方提供。因此，它们被一起设计，并且单元之间的互通很容易。CU和DU之间的接口目前正在由3GPP进行标准化，并且被称为F1接口。因此，将来网络运营方可能具有灵活性来针对CU和DU挑选不同的供应方。不同的供应方可以针对单元提供不同的故障和恢复特性。如果未以协调的方式处理单元的故障和恢复情况，则将引起CU和DU中的不一致的状态(例如，可能引起随后的呼叫故障)。因此，需要考虑到CU和DU之间的弹性能力之间的潜在差异，使来自不同供应方的CU和DU能够协调操作以处理故障条件和恢复。
本解决方案涉及处理由基站或用户终端中的接收机或收发机接收的信号。接收机或收发机的任务是解码所接收的信号包括的符号。所提出的解决方案尤其涉及MIMO检测。因此，已经利用多于一个的天线或天线元件来传输信号，并且同样已经利用多于一个的天线或天线元件来接收信号。
通常，所接收的信号可以以如下形式表示：
y＝Hx+z，
其中，
Figure BDA0002580650710000091
是有效信道矩阵，Nt和Nr是传输机(Tx)和接收机(Rx)天线的数目，
Figure BDA0002580650710000092
是包括要被解码的符号的所传输的信号，并且是热噪声。在一个实施例中，向量中的元素例如可以是被正交幅度调制QAM调制的符号。同样也可以使用其他调制方法。当在传输中使用预编码时，上述模型也是有效的。在这种情况下，H＝GW，其中G是“全(full)”信道矩阵，w是预编码器。因此，Nt可以被理解为是空间层的数目。由于解调参考信号DMRS被预编码，因此接收机仅估计H。
在数字调制方法中，星座可以被用于说明要被传输的可能符号。解码的目的是在星座中找到最有可能与所接收的符号相对应的节点。
球形检测算法是一种提出的用于解码MIMO信号的解决方案。已经提出在存在干扰和衰落的情况下改善5G接收机中符号检测性能的关键。在某些情况下，它被称为上行链路方向的球形解码和下行链路方向的球形编码。需要说明的是，球形检测可以与晶格减少算法相结合，这可以进一步减少球形检测的搜索空间。
图2示出了球形解码的示例。假设星座的大小为M，并且MIMO系统的大小为NXN(为简单起见)，球形检测需要初始的“球形半径”，使得搜索空间限制于“球形内”的求解点，而不是2MN个可能值的整个集合。在球形半径内，通过使用如图2的示例中所示的树形结构来搜索搜索空间，成本函数被最小化并且与最小距离相对应的点被挑选为解。树中的搜索依赖于信道的QR分解(其中信道矩阵H被分解为正交矩阵Q和上三角矩阵R)，从而允许树中进行迭代搜索，直到在球形内找到一个点为止。然后，基于新的半径执行新的搜索。树中的搜索涉及N个层，并且N的值可以取决于天线的数目而变化。从树中的每个节点，可以有M个可能的子节点。
在图2的示例中，存在根节点200。存在两个分支202、204。该简化的示例包括三层。需要考虑所有路径。即，需要计算所有分支距离度量以找到最优ML解。作为结果，在206处获得最大似然解。如图2所示，与球形解码有关的一个问题是解的复杂性随天线数目和星座大小而增加。因此，计算需求随着层数的增加而指数地增长。由于这种不断增加的复杂性，实际的硬件实现是不可行的。已经尝试通过依靠通过流水线硬件实现和有效的存储器系统管理来改善硬件性能来解决该问题。然而，由于算法的不断增加的复杂性，尤其是对于5G系统中使用的大规模MIMO和大星座大小，尚未找到令人满意的解决方案。
图3图示了实施例。该图示出了应用本发明实施例的装置的简化示例。在一些实施例中，该装置可以是gNB的一部分、用户终端的一部分、或者通信系统的一个或任何其他实体或网络元件，前提是必要的输入可用并且存在所需接口以传输和接收所需信息。
应该理解的是，该装置在本文中被描绘为示出一些实施例的示例。对于本领域技术人员很清楚的是，该装置还可以包括其他功能和/或结构，并且并非所有所描述的功能和结构都是必需的。尽管装置已经被描绘为一个实体，但是不同的模块和存储器可以在一个或多个物理或逻辑实体中被实现。
装置300包括数据存储器302。数据存储器被配置为存储输入和输出变量。数据存储器可以被配置为获得在传输信道上被接收的多输入多输出传输符号。符号包括多个层，每个层包括多个候选星座点中的星座点。
装置300还包括多个算术和逻辑单元(ALU)，304、306、308。
装置300还包括控制器310，其被配置为控制数据存储器和多个ALU。
装置300还包括给定宽度的数据总线312，其将控制器、数据存储器和多个ALU相互连接。
每个ALU 304、306、308包括基本算术硬件单元，诸如乘法器、除法器、加法器和移位器，例如以执行球形检测算法的每一层中所涉及的算术运算的计算。每个ALU对复数执行算术运算，因此每个ALU包括用于至少一个实部(RE)和虚部(IM)的硬件单元。可能存在一个或多个具有不同计算精度的ALU。因此，可以优化基本算术单元以用于具有特定精度的计算。
至少对于一些ALU，ALU的至少一个实部和至少一个虚部的比特数可能不相等。因此，用于实部和虚部的计算精度可以不同，其总和等于数据总线312的给定宽度。此外，ALU还可以同时执行多于一个的较低精度复数计算。然而，ALU的所有实部和虚部的比特的和与数据存储器总线宽度相同，该宽度也与到存储器的数据总线的宽度相对应。这是为了确保来自不同ALU的所有存储器读取操作均有效。
例如，如图3的示例所示，如果数据总线宽度为16比特，则如在ALU 304中用于实数RE和虚数IM的ALU可以分别为8比特、如在ALU 306中12比特用于实数并且4比特用于虚数、如在ALU 308中4比特分别用于两个复数运算的实数和虚数等。
除了算术单元之外，ALU还可以例如通过在计算实部和虚部之后简单地丢弃一定数目的比特来执行精度转换操作。然后，控制器可以被配置为将两个这样的经转换的输出组合成数据字，并将该字写入数据存储器。
在一个实施例中，控制器被配置为：利用ALU，通过最小化给定的成本函数来针对每个层在候选星座点中搜索星座点，其中对每个层的搜索利用给定精度被执行，每个层具有的精度小于或等于先前层的精度，搜索从树的根节点开始到子节点。
因此，在一个实施例中，所接收的样本与可能的星座点集合之间的成本函数(欧几里得距离)的计算针对不同层以不同的精度设置被执行。
在一个实施例中，通过将较高精度指配给顶层并将较低的精度指配给底层来限制搜索空间。例如，如果有N层，则最大可能具有N个不同的精度。例如，较高精度可以被指配给树中的顶层，并且随着计算移至底层而逐渐降低精度，因为顶层中的早期决策应具有较高精度，否则由于由较低精度计算引入的较高量化噪声，树中的错误路径可能会被选择。
在一个实施例中，层被分成组，每个组包括多个连续的层。可以在属于相同组的层中应用相同的给定精度。包括顶层的组可以利用较高精度，而包括较低的层的组可以利用经降低的精度。
例如，如果有16层，则硬件中可能没有16个不同精度的ALU，而只有几个。在这种情况下，层可以被分为组，并且每个组被指配一个精度设置。例如，顶部的6层可以被指配一个单个的精度，接下来的4层可以被指配另一精度，以此类推。
在一个实施例中，装置300可以被配置为接收传输信道的参数并且基于所确定的传输信道的参数在每个层或组上选择精度。
因此，用于层的最优设置可以由系统模型的特性描述来确定，该特性描述例如包括给定信道、信号与噪声比(SNR)、和目标错误概率。
图4是示出了图3的装置的操作的示例实施例的流程图。
在图4的步骤400中，该装置被配置为：获得在传输信道上被接收的多输入多输出符号，符号包括多个层，每个层包括多个候选星座点中的星座点。
在图4的步骤402中，该装置被配置为：针对每个层选择精度，每个层具有的精度小于或等于先前层的精度。
在图4的步骤404中，该装置被配置为：利用多个算术和逻辑单元ALU，通过最小化给定的成本函数，来针对每个层利用所选择的精度在候选星座点中搜索星座点，该多个ALU包括至少一个实部和虚部，装置的ALU包括的实部和虚部通过具有不同比特数而具有不同精度，数据存储器和多个ALU通过给定宽度的数据总线而被相互连接。
图5是示出了图3的装置的操作的示例实施例的另一流程图。
在图5的步骤500中，该装置被配置为：获得与在传输信道的不同参数下用于不同层的所需精度相关的信息。该信息例如可以从数据库获得。在一个实施例中，通过在不同信道条件下运行广泛的仿真来离线地构建数据库，即精度简档。
在图5的步骤502中，该装置被配置为：获得传输信道的经测量的参数。信道条件例如可以包括信号干噪比SNR和目标错误概率。
在图5的步骤504中，该装置被配置为：基于所确定的参数，选择用于不同层的精度设置。
在图5的步骤506中，该装置被配置为：将接收到的符号和计算出的QR方法的三角矩阵存储在数据存储器中。
在图5的步骤508中，该装置被配置为：从在步骤504中所选择的设置中选择用于当前层的精度。用于计算当前层的实部和虚部的所需精度的ALU被选择来使用。
在图5的步骤510中，该装置被配置为：通过计算所选择的ALU的实部和虚部中的成本函数来获得输出值。
在图5的步骤512中，该装置被配置为：确定当前层是否为最后的层。如果为是，该装置在步骤514中将输出值写入数据存储器。
否则，在步骤516中，该装置被配置为：转换输出值的精度以用于下一层，将输出值写入数据存储器，并且在步骤508中开始计算下一层。
因此，在开始时，所接收的符号和预计算的上三角矩阵被存储在数据存储器中。控制器310被配置为执行球形检测算法，并且从根开始遍历不同的层直到到达树的底部。用于不同层以及在不同信道条件下的实部和虚部的精度设置被本地存储在控制器210中或外部数据库中。当解码被执行时，控制器310可以首先基于信道条件来选择正确的精度简档(用于所有层的精度设置)。控制器被配置为：选择用于当前层的精度设置，并且将数据调度到用于实部和虚部的所选择的精度的对应ALU。ALU执行实部和虚部的计算，并将结果写回到数据存储器。在写回到数据存储器之前，控制器确定ALU的输出是否用于计算下一层，并且指令ALU执行用于下一层的精度转换操作。在一个实施例中，控制器可以关闭未使用的ALU以节省功率。
图6示出了用于确定针对不同层的最优精度设置的示例。该示例方案包括对系统模型的特性描述，该特性描述例如包括给定信道、给定SNR 600、和目标错误概率602。可能的精度值集合604可以被馈送到合适的仿真工具，并且可以针对不同的层并且在不同的信道条件下以不同的精度设置来执行仿真606。作为结果，用于不同层608的最优精度设置可以被存储在控制器或数据库中。
可以注意到，代替存储用于所有信道条件的精度简档，可以在运行时通过使用机器学习技术学习信道条件和系统性能来确定精度简档。
图7是示出了具有固定精度分配(即，当用于不同层的最优精度设置被预先计算时)的球形解码器硬件执行的另一示例。
图7的流程图示出了如何可以针对包括三层的示例场景图在硬件中调度和执行球形解码算法：第一层包括一个节点，第二层包括两个节点并且第三层包括四个节点。
在步骤700至708中计算用于第一层的成本函数。对于实部和虚部两者，以16比特精度计算用于第一层的成本函数。
在步骤700中，从16比特数据存储器读取输入。
在步骤702中，使用16比特ALU用于实部并且使用16比特ALU用于虚部来计算用于第一层的成本函数。
在步骤704中，将实部的输出转换为12比特，并将虚部的输出转换为4比特(例如，通过去除最低有效比特)。
在步骤706中，将实部和虚部连接为16比特字，以获得用于第一层的输出。
在步骤708中，将输出作为16比特字写入数据存储器中。
在步骤710至718中计算用于第二层的成本函数。
在步骤710中，从16比特数据存储器读取输入。
在步骤712中，使用12比特ALU用于实部并且使用4比特ALU用于虚部来计算用于第二层的成本函数。
在步骤714中，将实部的输出转换为4比特，并且将虚部的输出转换为4比特。
在步骤716中，将4比特的实部和虚部连接为16比特字，以获得用于第二层的输出。
在步骤718中，将输出作为16比特字写入数据存储器中。
在步骤720至718中计算用于第三层的成本函数。
在步骤720中，从16比特数据存储器读取输入。
在步骤722中，使用4比特ALU用于实部并且使用4比特ALU用于虚部来计算用于第三层的成本函数。
在步骤724中，将实部的输出转换为4比特，并且将虚部的输出转换为4比特。
在步骤726中，将4比特实部和虚部连接为16比特字，以获得用于第三层的输出。
在步骤728中，将输出作为16比特字写入数据存储器中。
图8是示出了具有动态精度分配(即，当在运行时估计用于不同层的最优精度设置时)的球形解码器硬件执行的示例。
图8的流程图示出了(例如使用机器学习ML技术，输入为信道信噪比和所实现的性能(例如误码率))来动态估计精度设置时、如何在硬件中调度和执行球形解码算法。成本函数的计算可以由在不同层中具有不同精度的ALU来执行。基于所估计的精度设置选择用于每个层的ALU精度。
在步骤800中，基于信道参数和所实现的性能在运行时估计层精度设置。
在步骤802中，从16比特数据存储器读取输入。
在步骤804中，在从框800输入之后，针对当前层选择用于实部和虚部计算所需精度的ALU。
在步骤806，使用所选择的ALU来计算用于当前层的实部和虚部的成本函数。
在步骤808中，基于来自阶段800的输入，将计算输出转换为用于下一层所需的精度设置(例如，通过去除最低有效比特)。
在步骤810中，将实部和虚部连接为16比特字。
在步骤812中，将经连接的数据作为16比特字写入数据存储器中。
如果当前层不是最后的层，则计算从步骤802移至计算下一层移动。
在图7和图8的示例中，还可以将层划分为组，每个组包括多个连续的层，并且将相同的给定精度应用于属于相同组的层。
图9示出了一个实施例。该图示出了应用本发明的实施例的装置的简化示例。在一些实施例中，该装置可以是gNB、或者是gNB的一部分、用户终端或用户终端的一部分、或者是通信系统的任何其他实体或网络元件，前提是必要的输入可用并且存在所需接口以传输和接收所需信息。
应该理解的是，该装置在本文中被描绘为示出一些实施例的示例。对于本领域技术人员明显的是，该装置还可以包括其他功能和/或结构，并且并非所有所描述的功能和结构都是必需的。尽管该装置已经被描绘为一个实体，但是不同的模块和存储器可以在一个或多个物理或逻辑实体中被实现。
该示例的装置900包括控制电路系统902，该控制电路系统902被配置为控制装置的至少部分操作。例如，控制电路系统可以被实现为一个或多个处理器。
该装置可以包括用于存储数据的存储器904。此外，存储器可以存储可由控制电路系统902执行的软件906。存储器可以被集成在控制电路系统中。
该装置可以包括一个或多个接口电路系统908。(多个)接口可以将装置连接到通信系统的其他网络元件。如果装置是基站(或gNB)，则(多个)接口可以提供到通信系统的有线或无线连接。接口可以是被配置为与用户终端进行通信的收发机，以及与核心网络和其他基站进行通信的接口。如果装置是用户终端，则接口可以是收发机，该收发机被配置为与基站(诸如，gNB)和各种无线标准的接入点进行通信。(多个)接口可以可操作地连接到控制电路系统902。
软件906可以包括计算机程序，该计算机程序包括程序代码部件，该程序代码部件适于使装置的控制电路系统902执行上述和权利要求中所描述的实施例。
在一个实施例中，该装置包括至少一个处理器或控制电路系统902以及至少一个存储器904，该至少一个存储器904包括计算机程序代码906，其中至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起使装置执行根据上述和权利要求中所描述的实施例中的任何一个的装置900的功能。在一个实施例中，还利用结合图3描述的硬件。
根据一方面，当至少一个处理器或控制电路系统902执行计算机程序代码时，计算机程序代码使装置执行根据上述和权利要求中所描述的实施例中的任何一个的功能。
根据一方面，当至少一个处理器或控制电路系统902执行计算机程序代码时，计算机程序代码使该装置利用结合图3所描述的硬件来执行根据上述和权利要求中所描述的实施例中的任何一个的功能。
根据另一实施例，该装置包括至少一个处理器或控制电路系统902和至少一个存储器904，该至少一个存储器904包括计算机程序代码906，其中至少一个处理器或控制电路系统902和计算机程序代码906执行根据上述和权利要求中所描述的实施例中的任何一个的装置900的功能中的至少一些功能。因此，至少一个处理器或控制电路系统902、存储器、和计算机程序代码形成用于在装置900中执行本发明的一些实施例的处理部件。
一个实施例提供了一种方法，该方法包括：由数据存储器获得在传输信道上被接收的多输入多输出符号，符号包括多个层，每个层包括多个候选星座点中的星座点，利用多个算术和逻辑单元ALU，该多个ALU包括至少一个实部和虚部，该装置的ALU包括的实部和虚部通过具有不同比特数而具有不同精度，由控制器来控制数据存储器和多个ALU，利用给定宽度的数据总线将控制器、数据存储器和多个ALU相互连接，由控制器利用ALU，通过最小化给定的成本函数来针对每个层在候选星座点中搜索星座点，其中对每个层的搜索利用给定精度被执行，每个层具有的精度小于或等于先前层的精度。
在一个实施例中，该装置包括：用于获得在传输信道上被接收的多输入多输出符号的部件，该符号包括多个层，每个层包括多个候选星座点中的星座点，用于针对每个层选择精度的部件，每个层具有的精度小于或等于先前层的精度，以及用于以下的部件：利用多个算术和逻辑单元ALU，通过最小化给定的成本函数，来针对每个层利用所选择的精度在候选星座点中搜索星座点，该多个ALU包括至少一个实部和虚部，该装置的ALU包括的实部和虚部通过具有不同比特数而具有不同精度，数据存储器和多个ALU通过给定宽度的数据总线而被相互连接。
在一个实施例中，以上附图中所描述的过程或方法也可以以由一个或多个计算机程序定义的一个或多个计算机过程的形式来执行。可以在执行结合附图所描述的过程的功能的一个或多个装置中提供分开的计算机程序。(多个)计算机程序可以是以源代码形式、目标代码形式、或以某种中间形式，并且其可以被存储在某种载体中，该载体可以是能够携带该程序的任何实体或设备。这样的载体包括瞬时性和/或非瞬时性计算机介质，例如，记录介质、计算机存储器、只读存储器、电载波信号、电信信号、和软件分发包。根据所需的处理能力，计算机程序可以在单个电子数字处理单元中执行，或者其可以分布在多个处理单元中。
上文和附图中所描述的步骤和相关功能没有绝对的时间顺序，并且步骤中的某些步骤可以同时执行或者以与给定步骤不同的顺序执行。其他功能也可以在步骤之间或步骤内执行。某些步骤也可以被省略，或者将其替换为对应的步骤。
能够执行上述步骤的装置或控制器可以被实现为电子数字计算机，其可以包括工作存储器(RAM)、中央处理单元(CPU)、和系统时钟。CPU可以包括寄存器、算术逻辑单元和控制器集合。控制器由从RAM传送到CPU的一系列程序指令控制。控制器可以包含多个用于基本操作的微指令。微指令的实现可能会因CPU设计而异。程序指令可以由编程语言进行编码，该编程语言可以是高级编程语音(诸如C、Java等)，或低级编程语言(诸如机器语言或汇编器)。电子数字计算机还可以具有操作系统，该操作系统可以向利用程序指令编写的计算机程序提供系统服务。
如本申请中所使用的，术语“电路系统”是指以下所有内容：(a)仅硬件的电路实现，诸如仅在模拟和/或数字电路系统中的实现，以及(b)电路与软件(和/或固件)的组合，诸如(如适用)：(i)(多个)处理器的组合或(ii)(多个)处理器/软件的部分，包括(多个)数字信号处理器、软件和(多个)存储器，它们一起工作以使装置执行各种功能，以及(c)需要软件或固件才能操作的电路，诸如(多个)微处理器或(多个)微处理器的一部分，即使该软件或固件物理上并不存在。
“电路系统”的定义适用于本申请中该术语的所有使用。作为另一示例，如在本申请中所使用的，术语“电路系统”还将覆盖仅处理器(或多个处理器)或处理器的一部分及其(或它们的)随附软件和/或固件的实现。术语“电路系统”还将覆盖(例如，并且如果适用于特定元件)用于移动电话的基带集成电路或应用处理器集成电路，或服务器、蜂窝网络设备或另一个网络设备中的类似集成电路。
该计算机程序可以是以源代码形式、目标代码形式、或以某种中间形式，并且可以被存储在某种载体中，该载体可以是能够携带该程序的任何实体或设备。这样的载体例如包括记录介质、计算机存储器、只读存储器、和软件分发包。根据所需的处理能力，计算机程序可以在单个电子数字计算机中执行，或者可以分布在多个计算机中。
该装置还可以被实现为一个或多个集成电路，诸如专用集成电路ASIC。其他硬件实施例也是可行的，诸如由分开的逻辑组件构建的电路。这些不同的实现的混合也是可行的。当选择实现的方法时，本领域技术人员将考虑例如针对装置的尺寸和功耗、必要的处理能力、生产成本、和生产量所设定的要求。
对于本领域技术人员将很清楚的是，随着技术的进步，可以以各种方式来实现本发明的构思。本发明及其实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (17)

1.一种装置，包括：
数据存储器，被配置为获得在传输信道上被接收的多输入多输出符号，所述多输入多输出符号包括多个层，每个层包括多个候选星座点中的星座点；
多个算术和逻辑单元ALU，所述多个ALU包括至少一个实部和虚部，所述装置的所述ALU包括的实部和虚部通过具有不同比特数而具有不同精度；
控制器，被配置为控制所述数据存储器和多个ALU；
给定宽度的数据总线，所述给定宽度的数据总线将所述控制器、所述数据存储器和所述多个ALU相互连接，
所述控制器被配置为：利用ALU，通过最小化给定的成本函数来搜索所述多个候选星座点中的每层的所述星座点，其中对每个层的搜索利用给定精度被执行，每个层具有的精度小于或等于先前层的精度，至少针对一些ALU，一个ALU的所述至少一个实部和至少一个虚部的所述比特数是不相等的，和数等于所述数据总线的给定宽度，并且所需精度的所述ALU被选择，以用于当前层的实部和虚部的计算。
2.根据权利要求1所述的装置，所述控制器被配置为：
将层划分为组，每个组包括多个连续的层；
将相同的给定精度应用到属于相同组的层。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器被配置为：
获得与在所述传输信道的不同参数下用于不同层的所需精度相关的信息；
基于所确定的参数，选择用于不同层的精度设置；
将接收到的所述传输信道的符号存储在数据存储器中；
选择用于当前层的精度；
通过计算所选择的所述ALU的实部和虚部中的成本函数来获得输出值，
如果所述当前层是最后的层，将输出值写入数据存储器，
否则，转换输出值的精度以用于下一层，将用于下一层的所述输出值写入数据存储器并且开始计算下一层。
4.根据权利要求3所述的装置，所述控制器被配置为：
接收所述传输信道的参数；以及
基于所述传输信道的所确定的所述参数，选择每个层或组上的所述精度。
5.根据权利要求3所述的装置，所述控制器被配置为：
在搜索被执行之前确定每个层或组上的所述精度，并且将所确定的所述精度存储在存储器中。
6.根据权利要求3所述的装置，所述控制器被配置为：
在搜索被执行时确定在运行时每个层或组上的所述精度。
7.根据权利要求1所述的装置，其中
ALU的所述至少一个实部和虚部的所述比特的和与所述数据总线的给定宽度相同。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置是球形检测器。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置被包括在一种通信系统的基站中。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述装置的所述控制器被配置为获得与在所述传输信道的不同参数下用于不同层的所需精度相关的信息；
基于所确定的参数，选择用于不同层的精度设置；
将接收到的所述传输信道的符号存储在数据存储器中；
选择用于当前层的精度；
通过计算所选择的所述ALU的实部和虚部中的成本函数来获得输出值，
如果所述当前层是最后的层，将输出值写入数据存储器，
否则，转换所述输出值的精度以用于下一层，将所述输出值写入数据存储器并且开始计算所述下一层。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置被包括在一种通信系统的终端用户手持设备中。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述装置的所述控制器被配置为：
获得与在所述传输信道的不同参数下用于不同层的所需精度相关的信息；
基于所确定的参数，选择用于不同层的精度设置；
将接收到的所述传输信道的符号存储在数据存储器中；
选择用于当前层的精度；
通过计算所选择的所述ALU的实部和虚部中的成本函数来获得输出值，
如果所述当前层是最后的层，将输出值写入数据存储器，
否则，转换所述输出值的精度以用于下一层，将所述输出值写入数据存储器并且开始计算所述下一层。
13.根据权利要求11所述的装置，其中所述终端用户手持设备是以下中的一项：移动站、移动电话、智能电话、个人数字助理、使用无线调制解调器的设备、膝上型计算机和/或触摸屏计算机、平板电脑、游戏机、笔记本电脑、或多媒体设备。
14.一种方法，包括：
获得在传输信道上被接收的多输入多输出符号，所述多输入多输出符号包括多个层，每个层包括多个候选星座点中的星座点；
针对每个层选择精度，每个层具有的精度小于或等于先前层的精度；
利用多个算术和逻辑单元ALU，通过最小化给定的成本函数，来利用所选择的所述精度搜索所述多个候选星座点中的每层的所述星座点，所述多个ALU包括至少一个实部和虚部，所述ALU包括的实部和虚部通过具有不同比特数而具有不同精度，数据存储器和所述多个ALU通过给定宽度的数据总线被相互连接，至少针对一些ALU，一个ALU的所述至少一个实部和至少一个虚部的所述比特数是不相等的，和数等于所述数据总线的给定宽度，并且所需精度的所述ALU被选择，以用于当前层的实部和虚部的计算。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
将层划分为组，每个组包括多个连续的层；
将相同的所述精度应用到属于相同组的层。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括：
获得与在所述传输信道的不同参数下用于不同层的所需精度相关的信息；
基于所确定的参数，选择用于不同层的所述精度设置；
存储接收到的所述传输信道的符号；
选择用于当前层的精度；
通过计算所选择的所述ALU的实部和虚部中的成本函数来获得输出值，
其中，如果所述当前层是最后的层，将输出值写入数据存储器，
否则，转换输出值的精度以用于下一层，将用于下一层的所述输出值写入数据存储器并且开始计算下一层。
17.一种非瞬态计算机介质，包括指令，所述指令用于使通信系统的装置至少执行以下：
获得在传输信道上被接收的多输入多输出符号，所述多输入多输出符号包括多个层，每个层包括多个候选星座点中的星座点；
针对每个层选择精度，每个层具有的精度小于或等于先前层的精度；
利用多个算术和逻辑单元ALU，通过最小化给定的成本函数，来利用所选择的所述精度搜索所述多个候选星座点中的每层的所述星座点，所述多个算术和逻辑单元ALU包括至少一个实部和虚部，所述装置的所述ALU包括的实部和虚部通过具有不同比特数而具有不同精度，数据存储器和所述多个ALU通过给定宽度的数据总线被相互连接，至少针对一些ALU，一个ALU的所述至少一个实部和至少一个虚部的所述比特数是不相等的，和数等于所述数据总线的给定宽度，并且所需精度的所述ALU被选择，以用于当前层的实部和虚部的计算。
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