用于信道跟踪的方法及设备与流程

技术领域

本公开总体涉及无线通信系统，更具体地，涉及一种用于使用检测输出的软信道跟踪的方法和设备。

背景技术：

在无线通信系统中，信道状态信息(CSI)表示发送器与接收器之间的通信链路的已知的信道属性。CSI描述无线信号是怎样从发送器传播到接收器并代表多径散射(multipath scattering)、衰弱(fading)以及随距离的功率衰减的组合影响。可通过信道估计的方法来确定CSI。CSI有助于使通信适应当前信道条件，这对于实现具有高数据速率的可靠通信是重要的，特别是在多天线和OFDM系统中。确定CSI的方法对于调制解调器芯片组内的接收器中的合适的符号检测是重要的。由于信道是时变的，因此需要针对发送的帧中的每个符号提供CSI。信道估计的准确性显著影响接收器的性能。

在无线通信系统(诸如，无线保真(WiFi))中，由于连接到系统的装置的低移动性，信道可不随时间变化或缓慢变化。在IEEE 802.11规范(诸如，IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac)中，使用长训练字段(long-training field,LTF)符号来获取产生CSI的初始信道估计。初始信道估计可用于解调在LTF符号之后发送的数据符号。针对在LTF之后的帧中发送的每个数据符号，使用来自先前检测的数据符号的CSI执行符号检测，并且先前检测的数据符号被重新使用以估计信道，这改善了使用LTF初始获取的信道估计。由于时变的信道条件，噪声被平均，并且信道被跟踪。用于重新估计信道并相应地更新CSI的这种处理被称为信道跟踪。可以以迭代方式遍及整个帧针对每个符号来执行信道跟踪。

技术实现要素：

根据本公开的一方面，提供一种方法，所述方法包括：通过用户设备(UE)从收发器接收第一信号；检测第一信号内的数据符号；确定与检测的数据符号关联的概率和软均值与软方差中的一个；基于确定的与检测的数据符号关联的概率和软均值与软方差中的一个确定第一系数和第二系数；基于由UE从收发器接收的第二信号、先前的信道状态信息(CSI)、第一系数和第二系数确定关于收发器与UE之间的信道的CSI；基于确定的CSI跟踪通信信道。

基于第一信号的信噪比SNR和第二信号的SNR来确定第一系数和第二系数。

基于检测的数据符号的对数似然比LLR来确定第一系数和第二系数。

使用线性最小均方误差LMMSE方法来检测第一信号内的数据符号。

基于信道缩放器来确定第一系数和第二系数。

第一信号为长训练字段、高吞吐量长训练字段、极高吞吐量长训练字段和另一类型的训练字段中的至少一个。

第二信号为WiFi信号的数据字段。

跟踪通信信道的步骤包括：当通信信道改变时，更新确定的CSI。

当在通信信道改变时更新确定的CSI时，最近更新的CSI的值被设置更高的加权值。

根据本公开的另一方面，提供一种设备，所述设备包括存储器、处理器和接收器，所述接收器被配置为：从收发器接收第一信号，检测第一信号内的数据符号，确定与检测的数据符号关联的概率和软均值与软方差中的一个，基于确定的与检测的数据符号关联的概率和软均值与软方差中的一个确定第一系数和第二系数，基于从收发器接收的第二信号、先前的信道状态信息(CSI)、第一系数和第二系数确定关于收发器与接收器之间的信道的CSI，并且基于确定的CSI跟踪通信信道。

基于第一信号的信噪比SNR和第二信号的SNR的信号来确定第一系数和第二系数。

基于检测的数据符号的对数似然比LLR来确定第一系数和第二系数。

使用线性最小均方误差LMMSE方法来检测第一信号内的数据符号。

基于信道缩放器来确定第一系数和第二系数。

第一信号为短训练字段、长训练字段、高吞吐量长训练字段、极高吞吐量长训练字段和另一类型的训练字段中的至少一个。

第二信号为WiFi信号的数据字段。

跟踪通信信道的步骤包括：当通信信道改变时，更新确定的CSI。

当在通信信道改变时更新确定的CSI时，最近更新的CSI的值被设置更高的加权值。

根据本公开的另一方面，提供一种制造处理器的方法，所述方法包括：将处理器形成为包括至少一个其他处理器的晶圆或封装件的部分，其中，所述处理器被配置为从收发器接收第一信号，检测第一信号内的数据符号，确定与检测的数据符号关联的概率和软均值与软方差中的一个，基于确定的与检测的数据符号关联的概率和软均值与软方差中的一个确定第一系数和第二系数，基于从收发器接收的第二信号、先前的信道状态信息(CSI)、第一系数和第二系数确定关于收发器与接收器之间的信道的CSI，基于确定的CSI跟踪通信信道。

根据本公开的另一方面，提供一种构建集成电路的方法，所述方法包括：针对所述集成电路的层的特征的集合产生掩模布局，其中，掩模布局包括针对包括处理器的一个或多个电路特征的标准单元库宏，所述处理器被配置为：从收发器接收第一信号，检测第一信号内的数据符号，确定与检测的数据符号关联的概率和软均值与软方差中的一个，基于确定的与检测的数据符号关联的概率和软均值与软方差中的一个确定第一系数和第二系数，基于从收发器接收的第二信号、先前的CSI、第一系数和第二系数确定关于收发器与接收器之间的信道的信道状态信息CSI，并基于确定的CSI跟踪通信信道。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征以及优点将变得更加清楚，其中：

图1是根据本公开的实施例的通信网络中的电子装置的框图；

图2示出根据本公开的实施例的用于信道估计和信道跟踪的帧中的字段；

图3示出根据本公开的实施例的用于使用符号检测输出的软信道跟踪的方法的示例性流程图；

图4示出根据本公开的另一实施例的用于使用符号检测输出的软信道跟踪的方法的示例性流程图；

图5是根据本公开的实施例的使用符号检测输出确定CSI的方法的流程图；

图6是根据本公开的实施例的测试被配置为使用符号检测输出确定CSI的处理器的方法的流程图；

图7是根据本公开的实施例的制造被配置为使用符号检测输出确定CSI的处理器的方法的流程图。

具体实施方式

现在，在下文中将参照附图更加全面地描述本公开，其中，在附图中示出了本公开的实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式来体现并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些示例性实施例以使本公开将是彻底且完整的，并将向本领域技术人员全面地传达装置和方法的范围。相同的参考标号始终表示相同的元件。

将理解，当元件被称为“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可直接连接或结合到所述另一元件，或者可能存在中间元件。与此相反，当元件被称为“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项中的任何组合以及所有组合，但不限于此。

将理解，虽然可在这里使用术语第一、第二和其他术语来描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分。例如，在不脱离本公开的教导的情况下，第一信号可被称为第二信号，相似地，第二信号可被称为第一信号。

这里使用的术语仅为了描述具体实施例的目的，而并非意图限制本装置和方法。除非上下文清楚地另有指示，否则如在此使用的单数形式也意图包括复数形式。还将理解，当在本说明书中使用术语“包含”或者“包括，但不限于”时，说明存在叙述的特征、区域、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他特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

除非另有定义，否则这里使用的全部术语(包括，但不限于，技术术语和科学术语)具有与本装置和方法所属的领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，除非在这里明确地定义，否则术语(诸如，在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与它们在相关领域的上下文和/或本描述中的含义一致的含义，而不应被解释为理想化或过于正式的意义。

图1是根据本公开的实施例的网络环境中的电子装置的框图。

参照图1，电子装置100包括，但不限于，通信块110、处理器120、存储器130、显示器150、输入/输出块160、音频块170和无线收发器180。无线收发器180可包括在WiFi接入点或蜂窝基站中，并包括无线发送器和接收器，但不限于此。

电子装置100包括用于将电子装置100连接到另一电子装置或网络以进行语音和数据的通信的通信块110。通信块110提供通用分组无线业务(GPRS)、增强数据速率GSM演进(EDGE)、蜂窝、广域、局域、个人域、近场、装置对装置(D2D)、机器对机器(M2M)、卫星、增强移动宽带(eMBB)、大规模机器类型通信(mMTC)、超可靠低延迟通信(URLLC)、窄带物联网(NB-IoT)以及短程通信。可通过芯片组来实现通信块110或它的包括收发器113的部分的功能。特别地，蜂窝通信块112使用诸如以下技术来提供通过地面基站收发器台的广域网连接或直接到其他电子装置的广域网连接：第二代(2G)、GPRS、EDGE、D2D、M2M、长期演进(LTE)、第五代(5G)、先进长期演进(LTE-A)、码分多址(CDMA)、宽带码分多址(WCDMA)、通用移动通信系统(UMTS)、无线宽带(WiBro)以及全球移动通信系统(GSM)。蜂窝通信块112包括，但不限于，芯片组和收发器113。收发器113包括，但不限于，发送器和接收器。无线高保真(WiFi)通信块114使用诸如IEEE 802.11的技术提供通过网络接入点的局域网连接。蓝牙通信块116使用诸如IEEE 802.15的技术提供个人域直连和网络化通信。近场通信(NFC)块118使用诸如ISO/IEC 14443的标准提供点对点短程通信。通信块110还包括GNSS接收器119。GNSS接收器119支持从卫星发送器接收信号。

电子装置100可从电源(包括，但不限于，电池)接收用于操作功能块的电力。无线收发器180可以是WiFi接入点或地面基站收发器台(BTS)(诸如，蜂窝基站)的一部分，并包括符合第三代合作伙伴计划(3GPP)标准的射频发送器和接收器。无线收发器180可向移动用户设备(UE)的用户提供数据和语音通信服务。在本公开中，术语“UE”可与术语“电子装置”互换使用。

处理器120提供电子装置100的用户所需的应用层处理功能。处理器120还提供用于电子装置100中的各种块的命令和控制功能。处理器120提供对功能块所需的控制功能的更新。处理器120可提供对收发器113所需的资源的协调，包括，但不限于，功能块之间的通信控制。处理器120还可更新与蜂窝通信块112或WiFi通信块114关联的固件、数据库、查找表、校准方法程序和库。WiFi通信块114还可具有将计算资源供献给WiFi通信块114和其他功能块(诸如，CSI估计块(未示出))的本地处理器或芯片组。

存储器130提供用于装置控制程序码的存储、用户数据存储、应用码和数据存储。存储器130可提供用于蜂窝通信块112或WiFi通信块114所需的固件、库、数据库、查找表、算法、方法、信道估计参数以及校准数据的数据存储。蜂窝通信块112或WiFi通信块114所需的程序码和数据库可在装置启动时从存储器130被加载到本地存储。蜂窝通信块112或WiFi通信块114还可具有用于存储程序码、库、数据库、校准数据和查找表数据的本地存储器、易失性存储器以及非易失性存储器。

显示器150可以是触摸板，并可被实现为液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、有源矩阵OLED(AMOLED)显示器等。输入/输出块160控制到电子装置100的用户的接口。音频块170提供到电子装置100的音频输入和从电子装置100的音频输出。

无线收发器180可包括在用于接收、发送或中继无线信号的接入点或基站中。无线收发器180可通过将数据通信信号发送到电子装置100、从电子装置100接收数据通信信号以及将数据通信信号中继到电子装置100，来帮助与电子装置100的通信。电子装置100可通过无线收发器180连接到网络。例如，无线收发器180可以是用于将信号发送到电子装置100(诸如，智能电话)或从电子装置100接收信号的接入点、蜂窝塔(cell tower)、无线路由器、天线、多天线或它们的组合。无线收发器180可通过网络中继无线信号以能够与其他电子装置(诸如，用户设备(UE)、服务器或它们的组合)通信。无线收发器180可用于发送通信信号，诸如，语音或数据。

可如等式(1)所示对无线通信系统进行建模：

yl＝hlsl+nl (1)

其中，l是符号索引，yl是接收的复(complex)信号，hl是复高斯信道，sl是复发送数据符号，nl是复高斯噪声样本。CSI可通过帮助补偿无线信道的影响而用于符号检测。CSI的准确性可显著影响无线接收器的性能。

图2示出根据本公开的实施例的用于信道估计和信道跟踪的帧中的字段。

参照图2，帧由包含控制信息和数据二者的多个字段组成。图2的帧包括短训练字段(STF)200、初始信道估计(CE)字段202、第二初始CE 2字段204和信道跟踪字段206。然而，在不脱离本公开的范围的情况下，帧可具有额外的训练字段、另一类型的训练字段和跟踪字段。STF 200可用于支持诸如IEEE 802.11a/g的协议的传统装置(legacy device)中的信道估计。初始CE字段202包括长训练字段(LTF)1和LTF 2，并可用于执行支持高数据速率的装置中的信道估计。第二初始CE 2字段204包括极高吞吐量长训练字段(VHTLTF)，并可用于执行支持极高吞吐量数据速率的装置(诸如，支持诸如IEEE 802.11ac的协议的装置)中的信道估计。在不脱离本公开的范围的情况下，第二初始CE 2字段204还可以是高吞吐量长训练字段(HTLTF)，并可用于执行支持高吞吐量数据速率的装置(诸如，支持诸如IEEE 802.11n的协议或其他协议的装置)中的信道估计。信道跟踪字段206包括可用于迭代地更新CSI的数据，其中，使用初始CE字段202和第二初始CE 2字段204来初始确定CSI。可在额外的数据字段被随后接收时更新CSI。

无线接收器中的典型的信道跟踪方法使用符号检测和解映射输出来恢复发送的符号，然后使用恢复的符号作为已知的训练字段来更新信道估计并确定新的CSI。使用先前的信道估计结果、接收的信号和更新系数的集合来确定新的CSI。

根据本公开的实施例，本系统和方法通过应用线性最小均方误差(LMMSE)方法来提高信道跟踪准确性，并以迭代的方式根据LMMSE估计来确定CSI更新系数，其中，LMMSE方法产生符号检测输出，诸如，对数似然比(LLR)。更新的系数用于更新CSI。

CSI是在符号检测和解调处理中使用的重要信息。当数据符号被接收器接收并解调时，可使用信道跟踪来不断完善CSI。本系统和方法使用等式(2)所示的线性函数更新CSI：

其中，和分别是第l-1符号和第l符号的信道估计，其中，从第l-1(先前检测的)符号的符号检测输出(对数似然比(LLR))、第l-1符号的信道估计以及第l符号的接收信号来得到α和β。以下提供α和β的更详细的描述。

根据本公开的实施例，本系统和方法使用符号检测LLR来确定软符号分布，并使用软符号分布来得到更新系数α和β。使用本系统和方法，可假设非时变的信道，并且对于接收的信号y，符号检测结果独立于信道h。

根据本公开的实施例，等式(2)的更新系数可被定义为如等式(3)和(4)所示：

其中，Ω[i]是当前信道估计中的信噪比(SNR)，Ωl-1是之前信道估计中的SNR。

假设检测的符号si独立于当前信道h，给定y和先前信道估计本系统和方法使用符号检测输出，得到信道的LMMSE估计。

图3示出根据本公开的实施例的用于使用符号检测输出的软信道跟踪的方法的示例性流程图。

参照图3，在302，提供来自先前检测的符号的LLR符号检测输出300作为输入以确定符号概率。使用下面的等式(11)来确定符号概率。在304，分别根据等式(3)和(4)从符号概率直接更新系数α和β。在306，根据下面的等式(15)来更新信道缩放(channel scale)γl-1，在下次迭代中反馈缩放信道结果以在304更新系数α和β。在312，使用来自接收的信号308、先前信道估计310以及在304更新的系数α和β的输入，根据上面的等式(2)来更新信道估计。更新的信道估计被提供作为输出314。

根据本公开的另一实施例，更新系数α和β还可被定义为如等式(5)和(6)所示：

其中，是软符号，Ωl-1是先前信道估计中的SNR，Ω是当前信道估计中的SNR，Ωl-1和Ω分别在等式(7)和(8)中定义：

图4示出根据本公开的另一实施例的用于使用符号检测输出的软信道跟踪的方法的示例性流程图。

参照图4，在402，提供来自先前检测的符号的LLR符号检测输出400作为输入以确定软均值μ和软方差σs²。通过等式(9)和(10)定义软均值μ和软方差σs²，其中，使用等式(11)确定pi。在不脱离本公开的范围的情况下，用于确定软均值μ和软方差σs²的替换方法可用于各种调制格式。

根据等式(11)确定符号si的符号概率：

其中，Lm是先前检测的符号的LLR，bm,i是符号si的第m位，从{0,1}取值。

在404，分别根据等式(5)和(6)更新系数α和β。在406，根据等式(15)更新信道缩放γl-1，更新的信道缩放γl-1被反馈回到404以更新系数α和β。在412，使用来自接收的信号408、先前信道估计410以及在404更新的系数α和β的输入，根据上面的等式(2)来更新信道估计。更新的信道估计被提供作为输出414。

在等式(12)、(13)和(14)中定义的初始条件下，针对每个符号执行在图4的流程图中描述的方法。

Ω0＝0 (12)

在图3和图4的流程图中描述的方法中，在更新信道估计的每次迭代，信道缩放γl-1如等式(15)所描述的被更新：

其中，对于在306和406更新的信道缩放，Ω＝Ω[i]。

由于时间变动(time variance)，新的估计的CSI在更新中被给予更高的权重。

在上面的等式(15)中，在假设信道估计和数据检测是独立的情况下，引入项以通过减小计算γl的偏移提高性能并简化本方法。然而，在不脱离本公开的范围的情况下，在替换实施例中，项可由大于1的可调标量替代。信道估计误差的方差可如等式(16)所描述的来更新：

当信道随时间改变时，也可使用图4的流程图中描述的方法。当信道随时间改变时，可添加信道缩放器(channel scaler)，以根据等式(17)在由于变化的信道而更新CSI时增大y的部分。

hl＝ρhl-1+δl-1 (17)

其中，hl是第l符号的CSI，E|hl|²＝E|hl-1|²＝σh²，并且δl-1是随时间的信道方差，其中，E[δl-1]＝0,E|δl-1|²＝1-ρ²，ρ是信道相关系数，其中-1≤ρ≤1。

当信道随时间变化时，在图4的404确定的系数可被表示为等式(18)和(19)所示：

本系统和方法可如等式(20)所示更新估计偏移γl-1(例如，信道缩放γl-1)，并如等式(21)所示更新估计误差方差

其中，Ω和Ωl-1分别在等式(7)和(8)中定义。

图5是根据本公开的实施例的使用符号检测输出确定CSI的方法的流程图。

参照图5的流程图，在501，本方法通过用户设备(UE)从收发器接收第一信号。在502，所述方法检测第一信号内的数据符号。在503，所述方法确定与检测的数据符号关联的概率或者软均值与软方差，并基于确定的与检测的数据符号关联的概率或者软均值与软方差确定第一系数和第二系数。在504，所述方法基于由UE从收发器接收的第二信号、先前的CSI、第一系数和第二系数，确定关于收发器与UE之间的信道的信道状态信息(CSI)。在505，所述方法基于确定的CSI跟踪通信信道。

图6是根据本公开的实施例的测试被配置为使用符号检测输出确定CSI的处理器的方法的流程图，其中，处理器以硬件实现或以使用软件编程的硬件来实现。

参照图6，在601，所述方法将处理器形成为包括至少一个其他处理器的晶圆或封装件的部分。处理器被配置为从收发器接收第一信号，检测第一信号内的数据符号，确定与检测的数据符号关联的概率或者软均值与软方差，基于确定的与检测的数据符号关联的概率或者软均值与软方差确定第一系数和第二系数，基于从收发器接收的第二信号、先前的CSI、第一系数和第二系数确定关于收发器与接收器之间的信道的信道状态信息(CSI)，基于确定的CSI跟踪通信信道。

在603，所述方法测试处理器，包括：使用一个或多个电光转换器、将光信号分成两个或更多个光信号的一个或多个分光器以及一个或多个光电转换器，来测试处理器和至少一个其他处理器。

图7是根据本公开的实施例的制造被配置为使用符号检测输出确定CSI的处理器的方法的流程图。参照图7，在701，所述方法包括数据的初始布局，其中，所述方法针对集成电路的层的特征的集合产生掩膜布局(mask layout)。掩膜布局包括针对包括处理器的一个或多个电路特征的标准单元库宏。处理器被配置为：从收发器接收第一信号，检测第一信号内的数据符号，确定与检测的数据符号关联的概率或者软均值与软方差，基于确定的与检测的数据符号关联的概率或者软均值与软方差确定第一系数和第二系数，基于从收发器接收的第二信号、先前的CSI、第一系数和第二系数确定关于收发器与接收器之间的信道的信道状态信息(CSI)，并基于确定的CSI跟踪通信信道。

在703，存在设计规则检查，其中，所述方法在产生掩模布局期间忽略符合布局设计规则的宏的相关位置。

在705，存在对布局的调整，其中，所述方法在产生掩模布局之后检查符合布局设计规则的宏的相关位置。

在707，做出新的布局，其中，所述方法在检测到任何宏不符合布局设计规则时，通过将各个不符合的宏修改为符合布局设计规则来修改掩模布局，根据使用针对集成电路的层的特征的集合的修改的掩模布局产生掩模，并根据掩模制造集成电路层。

虽然已经参考本公开的一些实施例具体示出并描述了本公开，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可在其中进行形式和细节上的各种改变。