CN115883006A

CN115883006A - Mimo译码的装置和方法

Info

Publication number: CN115883006A
Application number: CN202111140933.7A
Authority: CN
Inventors: 刘超
Original assignee: Sanechips Technology Co Ltd
Current assignee: Sanechips Technology Co Ltd
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-03-31
Also published as: WO2023050735A1

Abstract

本公开提供了一种MIMO译码的装置，其包括输入单元、计算单元、输出单元；所述输入单元具有输入接口，用于通过所述输入接口接收译码任务和任务数据；所述计算单元与输入单元连接，用于根据所述译码任务和任务数据进行MIMO译码运算，得到任务处理结果；所述输出单元与计算单元连接且具有输出接口，用于通过所述输出接口输出任务处理结果。本公开还提供了一种MIMO译码的装置方法。

Description

MIMO译码的装置和方法

技术领域

本公开涉及MIMO译码技术领域，特别涉及一种MIMO译码的装置和方法。

背景技术

多进多出(MIMO，Multiple in multiple out)技术和大规模MIMO(massive MIMO)技术是在基站端配置大规模阵列天线(如几十至几百根天线)，从而可在同一时频资源上服务多个用户，并使多用户传输信道矢量趋于正交，用户间干扰消失，从而能用最简单的信号检测算法和预编码实现系统信道容量，提升频谱效率。

MIMO技术可用于不同场景，不同场景的主要需求不同，如增强移动宽带(EMBB，Enhanced Mobile Broadband)场景的主要需求为吞吐量，大规模机器类通信(mMTC，massive machine-type communications)场景的主要需求为用户数，超可靠低延迟通信(Urllc,ultra-reliable low-latency communications)场景的主要需求为时延和可靠性等。故在不同场景应用时MIMO译码(如线性MIMO译码)也有不同的性能需求。

但MIMO译码通常仅能针对少数特定应用场景设置，而无法兼顾通用性、复杂度、吞吐量、时延、可靠性等多种指标。

发明内容

本公开提供一种MIMO译码的装置和方法。

第一方面，本公开实施例提供一种MIMO译码的装置，其包括输入单元、计算单元、输出单元；

所述输入单元具有输入接口，用于通过所述输入接口接收译码任务和任务数据；

所述计算单元与输入单元连接，用于根据所述译码任务和任务数据进行MIMO译码运算，得到任务处理结果；

所述输出单元与计算单元连接且具有输出接口，用于通过所述输出接口输出任务处理结果。

在一些实施例中，所述输入单元包括任务输入模块和数据输入模块，所述输入接口包括任务输入接口和数据输入接口；

所述任务输入模块具有任务输入接口，用于通过所述任务输入接口接收译码任务，并将所述译码任务发送至数据输入模块；

所述数据输入模块具有所述数据输入接口，用于根据接收到的所述译码任务通过数据输入接口接收任务数据。

在一些实施例中，所述计算单元的个数为多个，任意两个所述计算单元之间相互连接。

在一些实施例中，所述计算单元包括：

第一计算模块，用于进行单一矩阵的运算；

和/或，

第二计算模块，用于进行多个矩阵交互的运算。

在一些实施例中，本公开实施例的装置还包括：

共享存储单元，其分别与所述输入单元、计算单元、输出单元连接。

在一些实施例中，所述计算单元与共享存储单元可插拔的连接。

在一些实施例中，所述共享存储单元包括：

多个存储模块，其用于存储数据；

多个写入接口，其用于向所述存储模块写入数据，所述输入单元、计算单元分别与写入接口连接；

写入控制模块，其设于所述写入接口与存储模块间，用于控制所述写入接口与存储模块间的连接关系；

多个读出接口，其用于从所述存储模块读出数据，所述输出单元、计算单元分别与读出接口连接；

读出控制模块，其设于所述读出接口与存储模块间，用于控制所述读出接口与存储模块间的连接关系。

在一些实施例中，所述MIMO译码运算包括线性MIMO译码运算。

第二方面，本公开实施例提供一种MIMO译码的方法，基于本公开实施例任意一种的MIMO译码的装置进行，所述方法包括：

输入单元通过所述输入接口接收译码任务和任务数据；

计算单元根据所述译码任务和任务数据进行MIMO译码运算，得到任务处理结果；

输出单元通过所述输出接口输出任务处理结果。

在一些实施例中，MIMO译码的装置具有共享存储单元；

所述输入单元通过所述输入接口接收译码任务和任务数据包括：所述输入单元通过所述输入接口接收译码任务和任务数据，并将所述译码任务发送至计算单元，将所述任务数据写入共享存储单元；

所述计算单元根据所述译码任务和任务数据进行MIMO译码运算，得到任务处理结果包括：所述计算单元根据接收到的译码任务发从共享存储单元读出任务数据，根据所述译码任务和任务数据进行MIMO译码运算，得到任务处理结果，并将所述任务处理结果写入共享存储单元；

所述输出单元通过所述输出接口输出任务处理结果包括：所述输出单元从共享存储单元读出任务处理结果，并通过所述输出接口输出任务处理结果。

本公开实施例的MIMO译码的装置中，具有既独立又相互连接的输入单元、计算单元、输出单元，各单元可分别执行不同工作，故实现了MIMO译码过程中输入、计算、输出功能的三级流水松耦合；而且，各单元可根据需要进行更换、调整等，以实现高度的可裁剪性、可验证性、灵活性；由此，本公开实施例的MIMO译码可同时满足吞吐量、时延、可靠性等多方面的要求，能适用于多种不同场景，通用性高，复杂度(面积)、成本、功耗等低。

附图说明

在本公开实施例的附图中：

图1为本公开实施例提供的一种MIMO译码的装置的组成框图；

图2为本公开实施例提供的另一种MIMO译码的装置的组成框图；

图3为本公开实施例提供的一种MIMO译码的装置的共享存储单元的组成框图；

图4为本公开实施例提供的一种MIMO译码的装置的计算单元的组成框图；

图5为本公开实施例提供的一种MIMO译码的方法的流程图；

图6为本公开实施例提供的另一种MIMO译码的方法的流程图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图对本公开实施例提供的MIMO译码的装置和方法进行详细描述。

在下文中将参考附图更充分地描述本公开，但是所示的实施例可以以不同形式来体现，且本公开不应当被解释为限于以下阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。

本公开实施例的附图用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与详细实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。通过参考附图对详细实施例进行描述，以上和其它特征和优点对本领域技术人员将变得更加显而易见。

本公开可借助本公开的理想示意图而参考平面图和/或截面图进行描述。因此，可根据制造技术和/或容限来修改示例图示。

在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。

本公开所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本公开所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。如本公开所使用的单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。如本公开所使用的术语“包括”、“由……制成”，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。

除非另外限定，否则本公开所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本公开明确如此限定。

本公开不限于附图中所示的实施例，而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此，附图中例示的区具有示意性属性，并且图中所示区的形状例示了元件的区的具体形状，但并不是旨在限制性的。

本公开实施例中，不同的单元是指在物理上相互分开的、具有相应功能的独立器件，故不同的单元是可以分开的，并可通过接口、引线等连接。

本公开实施例中的“连接”是指“信息连接”，即，相互连接的模块/单元之间应当可进行信息的传输，且这种信息传输包括直接传输或通过其它中间介质的间接传输；因此，本公开实施例中的“连接”可为“直接连接”或“间接连接”。

第一方面，本公开实施例提供一种MIMO译码的装置。

本公开实施例的MIMO(多进多出)译码的装置可用于MIMO(包括massive MIMO)天线系统中，并在其中进行MIMO译码运算。

其中，MIMO天线系统可为第五代移动通信(5G，5th Generation)的MIMO天线系统、深空通信的MIMO天线系统、WIFI通信的MIMO天线系统等，在此不再详细描述。

在一些实施例中，MIMO译码运算包括线性MIMO译码运算，即本公开实施例可用于线性MIMO译码。

参照图1，本公开实施例的MIMO译码的装置包括输入单元、计算单元、输出单元；

输入单元具有输入接口，用于通过输入接口接收译码任务和任务数据；

计算单元与输入单元连接，用于根据译码任务和任务数据进行MIMO译码运算，得到任务处理结果；

输出单元与计算单元连接且具有输出接口，用于通过输出接口输出任务处理结果。

本公开实施例的MIMO译码的装置包括输入单元，其通过输入接口从外界接收译码任务和任务数据，其中译码任务表征需进行的MIMO译码操作，例如译码任务可包括任务参数；而任务数据是在MIMO译码操作中需要使用到的数据。

由此，计算单元可根据译码任务和任务数据，进行实际的MIMO译码运算，得到作为译码结果的任务处理结果。

而输出单元则通过输出接口将获得的任务处理结果输出到外界。

在一些实施例中，输入单元包括任务输入模块和数据输入模块，输入接口包括任务输入接口和数据输入接口；

任务输入模块具有任务输入接口，用于通过任务输入接口接收译码任务，并将译码任务发送至数据输入模块；

数据输入模块具有数据输入接口，用于根据接收到的译码任务通过数据输入接口接收任务数据。

参照图2，输入单元具体可分为任务输入模块和数据输入模块，其中任务输入模块通过任务输入接口接收译码任务，并将译码任务经过输入参数预处理后，发送给数据输入模块；而数据输入模块对接收的译码任务进行任务参数解析，并据此从数据输入接口获取任务数据。

另外，任务输入模块还可对译码任务进行矩阵参数预处理后，将译码任务发送(分发)至相应的计算单元。

在一些实施例中，本公开实施例的MIMO译码的装置还包括：共享存储单元，其分别与输入单元、计算单元、输出单元连接。

参照图2，作为本公开实施例的一种方式，MIMO译码的装置中还可包括共享存储单元，而输入单元、计算单元、输出单元均可访问该共享存储单元(相当于一个共享的资源池)，故各单元均可将各自得到的数据写入共享存储单元，并从共享存储单元中读出自身所需的数据。由此，通过共享存储单元，相当于间接的实现了其它单元之间的数据传输(连接)。

例如，输入单元的数据输入模块可将获取到的任务数据进行输入数据预处理后，存储至共享存储单元。

而各计算单元可对来自任务输入模块的译码任务进行任务参数解析，以确定自身需要对什么任务数据进行什么运算，从共享存储单元中读出相应的任务数据并进行输入数据处理，用于进行相应运算，且将得到的任务处理结果(包括中间结果)进行输出数据处理，再写入共享存储单元。

由此，输出单元可根据来自任务输入模块的、经过输出参数预处理和任务参数解析的译码任务，从共享存储单元中读出任务处理结果，进行输出数据预处理后(如使数据满足输出接口的时序、位宽需求)通过输出接口输出。

在设置共享存储单元后，所有其它单元均可分别向共享存储单元写入数据和读出数据。例如，输入单元在将任务数据写入共享存储单元后，每个计算单元都可随时从共享存储单元中读出自身需要的任务数据；而每个计算单元也都可随时将自身运算得到的任务处理结果(包括中间结果)写入共享存储单元，供输出单元读出并输出，或者供其它的需要利用该任务处理结果进行后续运算的计算单元读出。

由此，本公开实施例的MIMO译码的装置中，通过设置共享存储单元，实现了灵活、多样、可调的数据交互和存储过程。

在一些实施例中，计算单元的个数为多个，任意两个计算单元之间相互连接。

作为本公开实施例的一种方式，参照图2，MIMO译码的装置可包括多个计算单元，且不同计算单元之间相互连接(例如各计算单元均连接共享存储单元，从而间接连接)。由此，这些计算单元相当于构成了一个“计算阵列”，任务输入模块可根据具体情况，灵活的从计算阵列中选出一个或多个用于处理当前的译码任务，提高MIMO译码的装置的灵活性、多样性。

在一些实施例中，共享存储单元包括：

多个存储模块，其用于存储数据；

多个写入接口，其用于向存储模块写入数据，输入单元、计算单元分别与写入接口连接；

写入控制模块，其设于写入接口与存储模块间，用于控制写入接口与存储模块间的连接关系；

多个读出接口，其用于从存储模块读出数据，输出单元、计算单元分别与读出接口连接；

读出控制模块，其设于读出接口与存储模块间，用于控制读出接口与存储模块间的连接关系。

参照图3，作为本公开实施例的一种方式，共享存储单元可包括多个存储(MEMORY)模块，而这些存储模块共同构成了一个存储阵列(如随机存取存储器的RAM阵列)，其中每个存储模块都可独立的存储一些数据。

同时，共享存储单元还包括多个写入接口和多个读出接口，其它单元即可通过这些接口连接共享存储单元，并对共享存储单元中的存储模块进行写入、读出的操作。

而为了实现每个写入接口都能访问每个存储模块，故参照图3，在各写入接口与存储模块(存储阵列)之间设有写入控制模块，该写入控制模块也称为写入切换(SWITCH)模块，其用于控制写入接口与存储模块间的连接关系，确定哪个写入接口与哪个存储模块连接，即确定当前有数据要写入的写入接口的数据具体写入到哪个存储模块中。

类似的，为了实现每个读出接口都能访问每个存储模块，故参照图3，在各读出接口与存储模块(存储阵列)之间设有读出控制模块，该读出控制模块也称为读出切换(SWITCH)模块，其用于控制读出接口与存储模块间的连接关系，确定哪个读出接口与哪个存储模块连接，即确定当前应从某读出接口读出的数据具体从哪个存储模块中读出。

在一些实施例中，计算单元与共享存储单元可插拔的连接。

作为本公开实施例的一种方式，计算单元是以可插拔(可拆卸)的方式与共享存储单元连接的，从而可根据需要拆下一些计算单元，也可装上更多的计算单元，或是更换部分计算单元，使MIMO译码的装置具有更好的灵活性和可扩展性。

在一些实施例中，计算单元包括：

第一计算模块，用于进行单一矩阵的运算；

和/或，

第二计算模块，用于进行多个矩阵交互的运算。

作为本公开实施例的一种方式，参照图4，计算单元中可设有不同功能的计算模块。

其中，第一计算模块用于单一矩阵的运算，即仅涉及一个矩阵的运算，如矩阵的求逆、转置等。

第二计算模块用于多个矩阵交互的运算，即用于根据多个矩阵共同进行的运算，如矩阵的求和、相乘等。

特别适用于不同运算的硬件的结构显然也是不同的，而本公开实施例通过以上方式，实现了对矩阵运算的更小颗粒度的拆解，使每种矩阵运算都可在最适用的硬件(计算模块)中进行，灵活度好，运算效率高，能耗低。

当然，应当理解，同一MIMO译码的装置的不同计算单元中包括的计算模块可以是不同的，每个计算单元可仅包括以上一种计算模块，也可同时包括两种计算模块。

其中，当一个计算单元中包括多个计算模块时，由于这些计算模块需要的任务数据通常是不同的，故参照图2，该计算单元可通过多个读出接口、写入接口连接以上共享存储单元。

第二方面，本公开实施例提供一种MIMO译码的方法，其基于本公开实施例任意一种的MIMO译码的装置进行。

参照图5，本公开实施例的方法包括：

S001、输入单元通过输入接口接收译码任务和任务数据。

S002、计算单元根据译码任务和任务数据进行MIMO译码运算，得到任务处理结果。

S003、输出单元通过输出接口输出任务处理结果。

本公开实施例可执行以上的MIMO译码的装置的运行方法

在一些实施例中，MIMO译码的装置具有共享存储单元；

输入单元通过输入接口接收译码任务和任务数据(S001)包括：输入单元通过输入接口接收译码任务和任务数据，并将译码任务发送至计算单元，将任务数据写入共享存储单元；

计算单元根据译码任务和任务数据进行MIMO译码运算，得到任务处理结果(S002)包括：计算单元根据接收到的译码任务发从共享存储单元读出任务数据，根据译码任务和任务数据进行MIMO译码运算，得到任务处理结果，并将任务处理结果写入共享存储单元；

输出单元通过输出接口输出任务处理结果(S003)包括：输出单元从共享存储单元读出任务处理结果，并通过输出接口输出任务处理结果。

当MIMO译码的装置中包括以上的共享存储单元时，各单元均将数据写入共享存储单元中，并从共享存储单元中获取数据，以实现之间的数据交互。

从流程上看，本公开实施例的方法包括输入阶段、计算阶段、输出阶段，下面参照图6，对本公开实施例的方法在各阶段中进行步骤进行描述。

输入阶段由输入单元执行，主要包括如下步骤：

S100、MIMO译码的装置上电开始工作后，高层软件通过外部接口将MIMO译码的装置工作需要的配置(如启动机制、中断初始化等)写入相对应的寄存器中。

S101、判断任务输入接口(如外部总线接口)是否有译码任务的请求，若无则继续等待并判断，否有则接收译码任务并进入S102。

S102、判断是否有计算单元处于IDLE(空闲)状态，若否则继续等待并判断，若是则进入S103。

S103、将接收到的译码任务进行预处理。

S104、对译码任务进行任务参数解析，得到任务参数，根据任务参数从数据输入接口获取相应任务数据，如信道估计矩阵H、信道噪声矩阵Rnn等。

S105、根据任务参数对任务数据进行预处理，如对位宽、大小端、时序等进行调整。

S106、根据任务参数将预处理后的任务数据写入共享存储单元，供后续过程中调用。

此时输入阶段已经完毕，进入计算阶段，而在计算阶段中，每个计算单元的步骤包括如下步骤：

S200、在接收到前级的启动信号或输入单元输入完毕的信号后，确定MIMO译码运算所需的参数、数据已装载完成。

S201、判断计算单元是否处于IDLE状态，若否(处于BUSY状态)则继续等待并判断，若是进入S202。

S202、根据接收到的任务参数，从共享存储单元中相应的位置通过读出接口获得所需的任务数据，结合任务参数，对任务数据进行相应的MIMO译码运算(如矩阵运算)，得到任务处理结果。

S203、调整任务处理结果的格式，使其符合输出数据对位宽、大小端、时序等的需求，并将任务处理结果通过写入接口写入共享存储单元中，将写入位置存放于任务参数中。

S204、判断所有运算是否均完成，若是则产生Calc End信号，若否则返回S201。

计算阶段结束，进入输出阶段，输出阶段由输出单元执行，包括如下步骤：

S300、接收到Calc End信号后，判断输出单元是否处于IDLE状态，若否(处于BUSY状态)则继续等待并判断，若是进入S301。

S301、根据任务参数将任务处理结果从共享存储单元的相应位置取出，同时对任务处理结果进行位宽、大小端、时序的调整。

S302、根据任务参数，将经过以上调整的数据从输出结构(如外部总线接口)输出。

至此，输出单元恢复到IDLE状态，过程结束。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。

某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器(CPU)、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于随机存取存储器(RAM，更具体如SDRAM、DDR等)、只读存储器(ROM)、带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存(FLASH)或其它磁盘存储器；只读光盘(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储器；磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储器；可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其它的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其它传输机制之类的调制数据信号中的其它数据，并且可包括任何信息递送介质。

本公开已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其它实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本公开的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims

1.一种多进多出MIMO译码的装置，其包括输入单元、计算单元、输出单元；

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述输入单元包括任务输入模块和数据输入模块，所述输入接口包括任务输入接口和数据输入接口；

3.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述计算单元的个数为多个，任意两个所述计算单元之间相互连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述计算单元包括：

第一计算模块，用于进行单一矩阵的运算；

和/或，

第二计算模块，用于进行多个矩阵交互的运算。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，还包括：

6.根据权利要求5所述的装置，其中，

所述计算单元与共享存储单元可插拔的连接。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述共享存储单元包括：

多个存储模块，其用于存储数据；

8.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述MIMO译码运算包括线性MIMO译码运算。

9.一种MIMO译码的方法，基于权利要求1至8中任意一项所述的MIMO译码的装置进行，所述方法包括：

输入单元通过所述输入接口接收译码任务和任务数据；

输出单元通过所述输出接口输出任务处理结果。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法基于权利要求5至7中任意一项所述的MIMO译码的装置进行；