CN103379070A

CN103379070A - 一种re检测方法及装置

Info

Publication number: CN103379070A
Application number: CN2012101153645A
Authority: CN
Inventors: 石蕊; 张文硕
Original assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Current assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT; Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-04-18
Also published as: WO2013155908A1; CN103379070B

Abstract

本发明公开了一种RE检测方法及装置，涉及通信技术，确定邻近的至少两个RE为一个RE组，并通过该RE组中的一个RE确定滤波系数，使用该滤波系数对该RE组内每个RE进行滤波，确定检测结果。这样，对于每个RE组，都只需要确定一个滤波系数，降低了RE检测的复杂度。

Description

一种RE检测方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种RE检测方法及装置。

背景技术

在目前的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)宽带***中，为支持大带宽导致接收机处理计算量非常大，从而给实现带来了比较大的限制，受限于实现能力，很多接收机难以实现性能更优的算法，同时，由于计算量高而带来的接收机能耗增大，芯片面积大也是随之而来的问题。

具体的，OFDM是一种多载波的传输方法。它将频带划分成多个子信道并行的传输数据。由于它频谱利用率高，而且能对抗多径衰落，所以广泛应用于高速无线(有线)通信***中，其中包括ADSL/DVB/DAB(Asymmetric DigitalSubscriber Line，非对称数字用户环路/Digital Video Broadcasting，数据视频广播/Digital Audio Broadcasting，数据音频广播)等较为成熟的通信***，又被无线局域网的标准IEEE 802.11(Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会)系列及ETSI HiperLan(EuropeanTelecommunications Standards Institute HIPERLAN，欧洲电信标准化协会无线局域网(WLAN)协议)采纳。可以认为，OFDM是一种很有前景的传输技术。

在OFDM***中，基于IFFT/FFT(快速傅里叶反变换/快速傅里叶变换)的***实现流程如图1所示，对于输入信号进行串/并转换，对转换后的信号进行QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，四相相移键控)调制、IFFT变换、***CP(循环前缀)处理，再对处理后的信号进行并/串转换；对于输出的信号，首先进行串/并转换，对转换后的信号进行去掉CP处理、FFT变换、QPSK解调，再对解调后的信号进行并/串转换。

由于OFDM信号由并行传输的多个子载波组成，所以频域选择性衰落和窄带脉冲干扰只会破坏其中的几个子载波，大多数信号仍然能够正确的恢复出来，因此OFDM信号并不会像单载波信号那样被完全破坏，大多数子信道只是稍稍畸变了一点，即使没有前向纠错(FEC)的辅助，误码性能仍然优于单载波***。

另外OFDM技术中采用***CP的方法来减少符号间干扰，并且OFDM使用了FFT技术实现了子信道的划分，因此OFDM通信***的均衡相对于单载波***来说，会简单一些。

OFDM技术的优点有：频谱效率高、抗ISI(Inter Symbol Interference，符号间干扰)能力强。未来数据业务的需求导致必然使用大带宽，此时OFDM在常见的通信条件下，比传统的DS-CDMA(Direct Sequence-Code DivisionMultiple Access，直接序列码分多址)更有优势。

目前OFDM技术在很多领域都有应用，使用OFDM***的通信***中，接收机内部处理包括信道估计，检测，译码等过程。LTE***是应用OFDM技术的一个典型的通信***，同时由于引入了MIMO(Multiple In Multiple Out，多输入多输出)技术，接收机的处理过程更加复杂。

如图2所示，以LTE(Long Term Evolution，长期演进)下行为例，给出了LTE***中的基本的资源结构。在此结构中，在时域，每个LTE的帧分为10个子帧，每个子帧又分为2个时隙，每个时隙又分为多个OFDM符号，对于每个OFDM符号，在整个带宽分为多个子载波，那么在每个OFDM符号上传输的单个子载波是一个基本的资源单位(RE，Resource elements)，这里，定义时域1个时隙，频域上180KHz的资源块为一个PRB，对于LTE***的接收机来说，进行信道估计和检测的基本单位是单个RE，在LTE下行20M带宽MIMO配置为2*2的情况下，接收机每次检测需要处理2400个RE，每个子载波需要有独立的信道估计，并进行独立的检测，按照这样的规模，终端接收机对芯片处理能力要求很高，同时，芯片面积，功耗带来的成本问题都是需要面对的问题。

在目前的LTE***中，由于采用了MIMO技术，目前研究中比较普遍的检测算法有很多，包含ML(最大似然)检测，ZF(Zero Forcing，迫零)检测，最MMSE(最小均方误差)检测，SD(球形)检测等检测方法。其中，ML检测方法性能最优，但ML检测方法的运算复杂度过高，难以在实际中应用；而ZF，MMSE等线性检测方法的复杂度虽然相对较低，但是性能较差；球形SD检测等非线性检测算法虽然在性能上接近ML检测方法，但复杂度很高。

如图3所示，以下行MMSE检测算法为例来描述接收机在单个子载波进行数据接收的详细步骤：

步骤S301、对接收信号r进行去CP，得到信号r₁；

步骤S302、对r1进行时频变换，得到频域并行传输的数据r，每个子载波上的数据表示为r_k，l，其中k∈(0，1，....，K-1)，l∈(0，1，....，L-1)；K由传输带宽决定，例如，20M带宽下K＝1200；L是一个子帧对应的OFDM符号数，常规CP配置下L值是14。

步骤S303、对导频进行信道估计，得到每个端口下的信道估计H^P，其中P是端口数；

步骤S304、对每个导频信道估计进行插值，得到整个资源下每个OFDM符号中每个子载波的信道估计

步骤S305、以单个RE为单位进行数据检测，以MMSE线性检测算法为例，按照下式进行处理：

{\hat{s}}_{k, l} = {(H_{k, l}^{P} {\hat{R}}_{k, l}^{- 1} H_{k, l}^{P} + I)}^{- 1} H_{k, l}^{P} {\hat{R}}_{k, l}^{- 1} r_{k, l}

步骤S306、对

进行解调并将软比特信息送入译码器进行译码；得到最终的解调比特信息b。

在上述的处理流程中，计算复杂度比较高的是信道估计和检测部分，其中检测的计算量最大，基本占到所有计算量的70％，加入了MIMO技术之后，进行矩阵乘加和求逆中，计算复杂度较高，特别是求逆随着接收天线的增加复杂度为o(N³)，对于宽带***，如果要处理大量的子载波，对硬件的性能要求非常高，目前行业内还没有能够有效降低计算量并且性能损失较小的方案。

发明内容

本发明实施例提供一种RE检测方法及装置，以实现降低RE检测的复杂度。

一种RE检测方法，包括：

将至少两个临近的资源单元RE划分为一组，并在每组内确定一个中心RE；

对于每个RE组，确定中心RE的滤波系数，并根据该滤波系数对该组内每个RE进行滤波，确定检测结果。

一种RE检测装置，包括：

确定单元，用于将至少两个临近的资源单元RE划分为一组，并在每组内确定一个中心RE；

检测单元，用于对于每个RE组，确定中心RE的滤波系数，并根据该滤波系数对该组内每个RE进行滤波，确定检测结果。

本发明实施例提供一种RE检测方法及装置，确定邻近的至少两个RE为一个RE组，并通过该RE组中的一个RE确定滤波系数，使用该滤波系数对该RE组内每个RE进行滤波，确定检测结果。这样，对于每个RE组，都只需要确定一个滤波系数，降低了RE检测的复杂度。

附图说明

图1为现有技术中基于IFFT/FFT的***实现流程示意图；

图2为现有技术中LTE***资源示意图；

图3为现有技术中接收机在单个子载波接收数据的流程图；

图4为本发明实施例提供的RE检测方法流程图；

图5为本发明实施例提供的RE组示意图之一；

图6为本发明实施例提供的接收机在单个子载波接收数据的流程图；

图7为本发明实施例提供的RE组划分方法示意图；

图8a-图8c为本发明实施例提供的RE检测性能仿真对比图；

图9为本发明实施例提供的RE组示意图之二；

图10为本发明实施例提供的RE检测装置结构示意图。

具体实施方式

如图4所示，本发明实施例提供的RE检测方法包括：

步骤S401、将至少两个临近的资源单元RE划分为一组，并在每组内确定一个中心RE；

步骤S402、对于每个RE组，确定中心RE的滤波系数，并根据该滤波系数对该组内每个RE进行滤波，确定检测结果。

由于每个RE组中都至少包括两个RE，而对于每个RE组，都只根据其中的中心RE确定一次滤波系数，该组内的每个RE都根据该滤波系数进行滤波，进而减少计算量，降低RE检测的复杂度。

由于相邻的RE间信道差异并不大，所以通常，一组内的几个RE的滤波系数相差较小，因此，在普通场景下使用本发明实施例提供的RE检测方法对检测性能基本没有损失，只有在比较恶劣的信道环境下，检测性能有一些损失。

由于相邻的RE间信道差异较小，所以在进行RE分组时，可以确定组成十字形状的五个RE为一个RE组，如图5所示，这样，每组中位于中心的RE都有四个RE与之相邻。

此时，在每组内确定一个中心RE，则具体为：确定组成十字形状的五个RE中，与其它四个RE均相邻的RE为中心RE。

在具体实现时，如图6所示，进行RE检测的方法具体包括：

步骤S601、对接收信号r进行去CP，得到信号r₁；

步骤S602、对r1进行时频变换，得到频域并行传输的数据r，每个子载波上的数据表示为r_k，l，其中k∈(0，1，....，K-1)，l∈(0，1，....，L-1)；K由传输带宽决定，例如在20M带宽下K＝1200；L是一个子帧对应的OFDM符号数，常规CP配置下是14。

步骤S603、对导频进行信道估计，得到每个端口下的信道估计H^P，其中P是端口数；

步骤S604、对每个导频信道估计进行插值，得到整个资源下每个OFDM符号中每个子载波的信道估计

步骤S605、按照十字花的图案定义一个RE组，一个十字花RE组如图5所示，其中标号为5的RE为中心RE。由于十字花的图案的特殊性，在资源块的边缘会出现某些RE无法以完整的十字花RE组出现，如图7所示，以虚线范围内的2个PRB为例来说明具体的RE组分组方式：每5个RE以十字花的图案分为一组，标识为5的是中心RE，标识为1，2，3，4的是中心RE的相邻RE，另外对于UE占用的PRB边缘处的资源，会出现某些十字花组的中心RE并不出现在资源块内的情况，如图7中以斜线标识的RE。

步骤S606、按照先频域后时域的顺序，对UE资源内的十字花资源组进行标识，对于第q个十字花资源组，根据公式确定中心RE的滤波系数w_q，其中，

中心RE的信道估计值，k是中心RE在频域的序号，l是中心RE所在OFDM符号的序号；

步骤S607、对于第q个十字花资源组内RE，进行滤波，计算检测结果；确定中心RE的检测结果为：

步骤S608、直接利用中心RE的滤波系数对该组内其它RE进行滤波，计算检测结果；确定该组内其它RE的检测结果为：

确定检测结果后，即可进一步对检测结果进行解调并将软比特信息送入译码器进行译码，得到最终的解调比特信息。

由于每个十字花RE组在计算滤波系数的过程中，都只计算中心RE的滤波系数，对该组内其他RE进行滤波时，均使用该滤波系数，所以计算复杂度得到了有效的降低，从而大大减少了整个接收机的计算复杂度。

由于一个十字花RE资源组中，中心RE的信道估计和相邻RE有很强的相关性，因此，由此简化带来的误差很小，一般信道环境下，性能基本没有损失，只有在频率选择性和时间选择都极强的信道环境下，在较高的调制方式下才会有较明显的差异，因此这种简化算法在实现中应用性极强，并且由于检测部分的计算量可以下降到原来的1/4左右，计算复杂度有了非常明显的降低，是一种较理想的实现方案。

图8a为EVA5时的链路吞吐量性能对比图，图8b为EVA30时的链路吞吐量性能对比图，图8c为ETU30时的链路吞吐量性能对比图，具体的仿真参数如表1所示：

表1

仿真参数	参数值
		带宽	20MHz
业务信道	PDSCH
		PRB数量	10
信道估计算法	LSMMSE1D
		检测算法	MMSE
仿真信道	ETU300、EVA5、EPA30

天线配置	8Tx2Rx DPL_ULA
		码字	1
传输模式	TXD
		CFI	0
载频	2.6GHz
		HARQ	YES
AMC	YES

根据仿真结果可以看出，在一般的信道环境下(例如EVA5，EPA30)，本发明实施例提供的RE检测方法和传统方法相比是没有性能损失的，在非常恶劣的信道环境下(例如：ETU300)，性能出现一定损失，但总体看并不严重，因此，可以看出，本发明是一种性能较优，鲁棒性较强的简化算法。

本发明实施例在技术方案描述以及方案的性能上，以LTE***进行说明，本发明实施例提供的技术方案在实际应用中，可以应用到其它OFDM多载波***中。

当然，本发明实施例提供的RE检测方法中，在进行RE分组时，可以按照其它方式进行分组，例如，可以确定组成正方形的九个RE为一个RE组，如图9所示，确定编号为5的RE为中心RE，即确定组成正方形的九个RE中，位于正方形中心的RE为中心RE。

本领域技术人员还可以根据本发明实施例提供的分组方式，扩展出其它的分组方式，只要将至少两个临近的RE分为一组，并按照本发明实施例提供的RE检测方法进行检测，即可在性能损失较小的情况下较大的减少计算复杂度。

本发明实施例还相应提供一种RE检测装置，如图10所示，包括：

确定单元1001，用于将至少两个临近的资源单元RE划分为一组，并在每组内确定一个中心RE；

检测单元1002，用于对于每个RE组，确定中心RE的滤波系数，并根据该滤波系数对该组内每个RE进行滤波，确定检测结果。

其中，确定单元1001将至少两个临近的资源单元RE划分为一组，具体包括：

确定组成十字形状的五个RE为一个RE组。

此时，确定单元1001在每组内确定一个中心RE，具体包括：

确定组成十字形状的五个RE中，与其它四个RE均相邻的RE为中心RE。

或者，确定单元1001将至少两个临近的资源单元RE划分为一组，具体包括：

确定组成正方形的九个RE为一个RE组。

此时，确定单元1001在每组内确定一个中心RE，具体包括：

确定组成正方形的九个RE中，位于正方形中心的RE为中心RE。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种RE检测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将至少两个临近的资源单元RE划分为一组，具体包括：

确定组成十字形状的五个RE为一个RE组。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在每组内确定一个中心RE，具体包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将至少两个临近的资源单元RE划分为一组，具体包括：

确定组成正方形的九个RE为一个RE组。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在每组内确定一个中心RE，具体包括：

确定组成正方形的九个RE中，位于正方形中心的RE为中心RE。

6.一种RE检测装置，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元将至少两个临近的资源单元RE划分为一组，具体包括：

确定组成十字形状的五个RE为一个RE组。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定单元在每组内确定一个中心RE，具体包括：

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元将至少两个临近的资源单元RE划分为一组，具体包括：

确定组成正方形的九个RE为一个RE组。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定单元在每组内确定一个中心RE，具体包括：

确定组成正方形的九个RE中，位于正方形中心的RE为中心RE。