[发明专利]用于机器学习辅助的球解码的装置和方法

说明书

一种解码器，用于使用搜索球半径对通过由信道矩阵表示的传输信道接收的信号进行解码。解码器包括半径确定装置(307)，用于根据初步半径确定搜索球半径。半径确定装置(307)被配置成：i.对根据接收信号、信道矩阵和当前半径得到的输入数据应用机器学习算法，当前半径最初被设定为初步半径，通过应用机器学习算法提供与当前半径相关联的晶格点当前预测数量；ii.将晶格点当前预测数量与给定阈值进行比较；iii.如果晶格点当前预测数量严格高于给定阈值，则更新当前半径，当前半径是通过对当前半径应用线性函数来更新的；迭代步骤i至iii，直到满足终止条件，终止条件与当前预测数量有关，半径确定装置(307)被配置成响应于满足终止条件而将搜索球半径设定为当前半径。

技术领域

本发明总体上涉及数字通信，具体涉及用于对数据信号进行解码的方法和装置。

背景技术

“智慧革命”在包括通信、商业、保健服务和教育在内的现代生活的所有方面都发生了重大变化。从智能电话、智能手表和智能汽车到智能家居和智能城市，使用了越来越多的智能设备并且它们正在改变通信系统。

随着这种具有web和连接功能的设备的出现，对系统容量的更多需求日益增长。开发了多输入多输出(MIMO)技术以增加这种系统容量并提供较好的链路可靠性。MIMO系统利用空间和时间维度在多个时隙上使用多个发送天线和/或接收天线来编码和复用较多的数据码元。结果，可以增强基于MIMO的通信系统的容量、距离和可靠性。MIMO技术的这些关键优点使其成为例如在局域网和广域网中应用的许多有线、无线和光通信系统中的理想候选。

对于MIMO系统而言，一个主要挑战是适应实时服务及应用的数据速率的不断增长的需求。另一挑战涉及收发器装置处的信号处理的复杂性和能量消耗。特别地，高要求的挑战涉及开发能够提供所需服务质量而同时消耗低功率和低计算资源的MIMO解码器。

在接收器装置中实现的MIMO解码器被配置成根据接收信号和信道矩阵确定原始传送的信息码元的估计。解码器在接收信号与发送的信息码元向量的可能值之间进行比较。

存在多种解码算法，并且其实际用途依赖于服务质量(QoS)规范中所要求的性能和可用硬件资源(诸如计算和存储器(存储部)供应)而不同。在存在等概率信息码元的情况下，通过应用最大似然(ML)解码标准来获得最佳解码性能。ML解码器提供最佳性能。

可以使用MIMO系统的两个不同但等效的表示来解决ML估计问题：晶格表示和树表示。

在晶格表示中，MIMO系统与由信道矩阵产生的晶格相关联。根据这种表示，由晶格中的点表示信息码元向量的各个可能值。接收信号被视为晶格的受噪声向量干扰的点。因此，对ML解的求解相当于求解最接近向量问题。ML解在这种情况下在欧几里德距离最小化的意义上对应于与接收信号最接近的晶格点。寻找ML解的计算复杂性依赖于在搜索最接近的晶格点期间所检查的晶格点的数量。

已经提出了诸如球解码器和球边界栈解码器(SB-栈)的基于球树搜索的估计算法，以通过将最接近的晶格点的搜索空间限制到给定半径的球区域来降低搜索阶段的复杂性。球解码器在“E.Viterbo and J.Boutros,A Universal Lattice Code Decoder forFading Channels,IEEE Transactions on Information Theory,45(5),pages 1639-1642,1999”中公开，并且SB-栈解码器在“G.Rekaya Ben-Othman et al.,The SphericalBound Stack Decoder,In Proceedings of the IEEE International Conference onWireless and Mobile Computing,Networking and Communications,2008”中公开。