CN107852272A - 用于快速盲解码的方法和相关移动设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于在移动设备的解码器中对信号进行盲解码的方法。该方法包括：接收信道编码的信号；通过以下步骤来检验与信道解码无关的针对解码器的多个假设：针对多个假设中的每个假设，解码信道编码的信号以生成假设特定解码的、信道编码的信号并且将本地信道编码的参考序列相对于假设特定解码的、信道编码的信号的假定对应部分进行关联来生成多个检验结果。该方法还包括基于多个检验结果确定最佳假设并且对最佳假设的假设特定解码的、信道编码的信号进行信道解码来生成信道解码的信号。

Description

用于快速盲解码的方法和相关移动设备

技术领域

本公开涉及用于快速盲解码的方法和相关移动设备。本发明具体地涉及用于物理层控制信道(更为具体地是兼容长期演进(LTE)的系统的解码器中的物理广播控制信道(PBCH))的快速盲解码的方法和相关移动设备。具体地，提出了用于检测主信息块(MIB)的方法。

背景技术

在蜂窝网络中，提供的区域被分成小区，每个小区配备有基站，该基站为该小区中的移动台服务。如果移动设备希望连接到小区，或者如果移动设备已经连接到一小区并希望连接到另一个小区，则每个小区需要被唯一地标识。小区搜索/检测是用于部署在蜂窝网络中的移动设备的重要过程。通常，使用参考信号来标识在操作期间需要由移动设备检测的小区。参考信号是在接收机处已知的数据符号，并被用于参数估计任务，例如，小区身份(小区-ID)检测。

除参考信号外，诸如PBCH之类的控制信道被应用在移动设备中，并且被用于驻扎在蜂窝网络的小区上之前的小区选择/重选目的和切换过程。例如，为了获得对LTE网络的初始接入，在完成初始小区同步之后，移动设备读取包含在PBCH中的MIB。MIB携带相对少量的用于移动设备的初始接入的重要信息。MIB是24比特的信息，包括按照资源块(RB)用于下行链路信道带宽的3比特、用于包括PHICH(物理混合自动重传请求指示符信道)持续时间和PHICH资源以及系统帧号(SFN)在内的PHICH配置的3比特。

移动设备只有在检测到两种类型的信息后才能通过解码获取MIB。由于这两种类型的信息都被包括在接收到的PBCH自身中，所以必须采用盲解码方法，该盲解码方法将关于两种类型的信息的全部可能假设考虑在内来执行所有的解码操作，并且找到在循环冗余校验(CRC)中没有误差的假设。这两种类型的信息是发射天线的数量和解码所需的解扰操作所根据的发送帧号。每帧的发射天线的数量是三个。检测发送帧号所需的盲解扰的总次数是4次。因为在发送器侧每四个无线电帧采用相同的加扰序列，所以发送帧号通过模数(modulus)四运算与SFN相关。

这导致针对盲解码共有12个假设。这12个假设中的每个假设都可以通过本身需要PBCH的信道解码(即，卷积解码)的CRC来进行评估。卷积解码是迄今为止计算量最大的部分。因此，必须执行卷积解码多达12次，这等于假设的总数。这消耗了功率和时间。

因此，需要减少盲解码时间的解决方案。

发明内容

利用根据独立方法权利要求的方法和根据独立装置权利要求的相关移动设备来实现该解决方案。从属权利要求涉及本解决方案的其他方面。

附图说明

下面通过示例性实施例的方式并参照附图来更详细地描述根据本发明的方法和相关的移动设备，其中：

图1示出了移动通信系统中的移动设备的框图；

图2示出了PBCH结构；

图3示出了PBCH解码过程的框图；

图4示出了经典的PBCH盲解码过程的框图；以及

图5示出了快速PBCH盲解码过程的框图。

具体实施方式

图1示出了包括三个基站11、12、13和移动设备14的移动通信系统。移动设备14在上电时不知道基站11、12、13的部署，因此不知道移动设备14周围的小区的数量。如果移动设备14希望附着到小区，则移动设备14执行初始小区搜索过程。例如，为此目的，兼容LTE的基站在主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)内发送小区-身份(小区-ID)。

移动设备14包括包括射频模块15，该射频模块15包括用于从基站11、12、13获取无线电样本的射频/模拟收发器18。通过BB/RF接口16将无线电样本从射频(RF)模块15传送到基带(BB)处理模块17。BB处理模块17的一部分是被配置为执行初始小区搜索过程的同步和小区检测模块19。在LTE系统中，初始小区搜索过程包括PSS检测和SSS检测。PSS检测用于时隙定时检测和物理层ID检测。SSS检测用于无线电帧检测、循环前缀(CP)长度检测以及TDD/FDD检测。

BB模块17还包括控制信道解码器110，其被布置在同步和小区检测模块19后面或者可以是其一部分。在LTE系统中，控制信道解码器110对下行链路上被称为PBCH的物理层控制信道进行解码。PBCH包含用于小区选择的重要信息(被称为MIB)。

图2示出了PBCH结构(来源：Stefania Sesia，Issam Toufik，Matthew Baker：“LTE—The UMTS Long Term Evolution from Theory to Practice(LTE—UMTS长期演进从理论到实践)，Wiley)。

MIB 21包含14个信息比特和10个备用比特。在CRC生成阶段22，生成16比特的CRC，并用天线特定的掩码进行加扰。在卷积编码和速率匹配阶段23中，对40个比特执行咬尾卷积编码，并且每个输出是三个流比特(stream bit)。这些流是速率匹配的，这只是重复编码，其中三个大小为120比特(40×3比特)的流重复了16次，得到了1920比特。利用长度为1920比特的加扰序列对这1920比特进行加扰。

这1920个比特被分割成四个单独的大小相等的自解码单元241、242、243和244，并通过QPSK(四相相移键控)调制分布到LTE时频资源网格25，其中它们分别对应于发送帧号0、1、2、3，这些发送帧号可以通过对相应无线电帧的SFN的模数四运算来标识。PBCH仅被映射到正交频分复用(OFDM)信号的中央72个子载波，它们对应于如无线电帧26中所示的六个资源块(RB)的最小可能LTE系统带宽。因此，解码PBCH不需要知道系统带宽。

发送周期是由物理层进行的连续的PBCH发送之间的持续时间。物理层每10毫秒发送PBCH。生成周期是两个连续的MIB之间的持续时间。该周期是40毫秒。因此，4个连续PBCH内的内容与携带MIB的PBCH保持一致，并且MIB只有在40毫秒后才发生改变。然而，由于在分割之前已经对1920个比特的PBCH进行了加扰，所以解扰器需要盲检测发送帧号(0、1、2、3)，以将单独的可自解码单元解扰为SFN，可从SFN推断出发送帧号，其被包含在MIB内但在解扰之前是不可检测的。解扰器需要应用与发送帧号相对应的正确的解扰序列。而且，需要盲检测发射天线的数量。

图3示出了由图1的控制信道解码器110执行的标准PBCH解码结构。解码结构包括以下阶段：解预编码31、层解映射32、QPSK解映射33、解扰34、解速率匹配35、卷积解码36和CRC 37。图3所示的解码结构基本上颠倒在图2中示出并参考图2进行解释的PBCH生成。对于解预编码31，需要知道发射天线的数量，但是移动设备无法获得发射天线的数量，因此需要盲检测。对于解扰34，需要知道发送帧号，但是移动设备无法获得发送帧号，因此也需要盲检测。针对发射天线的数量的三个假设和针对发送帧号的四个假设产生总共12个假设。必须迭代地尝试所有12个假设，直到CRC37通过。图4中更详细地描述了解码过程。每个PBCH解码过程的一部分以及因此的每个假设检验的一部分是计算量大的卷积解码36。

图4更详细地示出了经典的PBCH盲解码。盲解码过程针对解码器检验多个假设。每个假设是解预编码阶段41所需的天线数量和解扰阶段44所需的定时(即发送帧号)的组合。盲解码包括盲检测发射天线数量的外循环和盲检测定时的内循环。内循环包括解扰阶段44、解速率匹配阶段45、卷积解码阶段46和CRC校验阶段47，并且被针对特定数量的发射天线执行。外循环还包括解预编阶段41、层解映射阶段42、和解调阶段43。

最初，控制信道解码器将根据3GPP TS 36.211第6.6.3章的天线假设{1、2、4}的计数器设置为零并且将定时假设的计数器设置为零。这是第一个要检验的假设。当已经通过所有解码阶段41-47时，控制信道解码器在判定阶段48校验CRC 47是否成功。如果CRC成功，则认为成功检测到MIB。如果CRC不成功，则控制信道编码器在判定阶段410校验是否检验了针对该定时的假设的总数。如果情况并非如此，则在阶段411中设置针对定时的下一假设，并在内循环中进行检验。并且，在内循环结束时，控制信道解码器在判定阶段48校验CRC是否成功。如果情况并非如此，则针对定时的下一假设重复内循环。如果已经针对发射天线的数量的特定假设检验了针对定时的所有假设并且CRC未成功，则盲PBCH解码过程在判定阶段412处继续，在该判定阶段，控制信道校验是否已经检验了针对发射天线的数量的假设的总数。如果情况并非如此，则在阶段413中设置针对发射天线的数量的下一假设，并且在阶段414中将针对定时假设的计数器设置为零，以重置内循环。然后控制信道解码器检验针对发射天线的数量的下一假设。它从解预编码41开始，给出针对发射天线的数量的假设，并继续到CRC 47，并可以通过进入内循环继续。如果CRC 47成功，则PBCH解码过程在阶段49结束。则MIB解码已经成功。如果在已经检验了全部12个假设之后，CRC 47失败，则PBCH解码过程在阶段415结束。则MIB解码已经失败。可以看出，控制信道解码器必须执行信道解码，即每个循环中的卷积解码。在最坏的情况下，在确定MIB解码是否能够成功完成之前，必须执行12次卷积解码。由于卷积解码在计算上是昂贵的，因此本公开的目标不仅是针对PBCH解码克服这个问题，而且还针对涉及待检验的解码假设和进一步信道解码的任何盲解码克服这个问题。

本公开涉及一种用于在移动设备的解码器中盲解码信号的方法。该方法包括接收信道编码的信号；通过以下步骤检验与信道解码无关的针对解码器的多个假设：针对每个假设，通过解码信道编码的信号以生成假设特定解码的而仍信道编码的信号并且将本地信道编码的参考序列相对于假设特定解码的而仍信道编码的信号的假定对应部分进行关联来生成检验结果。该方法还包括基于检验结果确定最佳假设，并且通过对与最佳假设相关联的假设特定解码的而仍信道编码的信号进行信道解码来生成信道解码的信号。

要指出的是，该方法明确区分了盲解码和信道解码。将针对盲解码进行检验的假设可以是解码器的任何与信道解码无关的假设。

由于已经在信道解码(例如，卷积解码)前对所有的假设进行了检验，因此信道解码只需执行一次，而不考虑待检验的假设的数量。由于信道解码在计算上是昂贵的，所以与传统的盲解码相比本文公开的方法节省了大量的时间和功率。

信道编码的信号可以是LTE系统中的诸如PBCH之类的信道编码的物理层控制信道。对于PBCH，待检验的假设是对信道编码的信号进行解预编码所需的发射天线的数量与对经解预编码的信道编码的信号进行解扰所需的定时(具体而言是发送帧号)的组合。在同步网络中，诸如SFN之类的定时可以是先验已知的。然后，假设检验减少为发射天线的数量。

该方法可以包括例如通过CRC针对误差对解码的信号进行校验。当确定仍有误差时，可以用经典方法检验剩余的假设，即针对剩余假设中的每个假设进行信道解码和随后的CRC。

本解决方案的一个方面涉及本地信道编码的参考序列，该参考序列用于针对多个假设中的每个假设相对于假设特定解码的、信道编码的信号的假定对应部分进行关联。对于PBCH解码，这个参考序列可以是MIB的已知备用比特。MIB包含14个信息比特和10个备用比特。现在返回参照图2，在CRC附着之后，已知备用比特的位置是[14……23]。在卷积编码之后，消息比特由三个奇偶校验比特序列表示。已知的备用比特被唯一地映射到奇偶校验序列中的对应部分。因此，可以在考虑到卷积编码器的窗口的情况下确定它们。令x表示未知的比特，S表示已知的备用比特，[表示窗口的下边界并且]在后面的比特序列中表示窗口的上边界：xxxx[SSSSSSS]SSSxxx。卷积编码器的窗口在编码过程中沿该比特序列滑动。包含7个直接后续备用比特的窗口的每个位置在三个产生的奇偶校验比特序列的每个奇偶校验比特序列中产生已知比特。这在奇偶校验比特序列中产生4*3＝12个已知比特。这些比特位于每个奇偶校验比特序列中的位置[20……23]，因此可以在每个PBCH内被唯一地标识，从而形成可以在移动设备中相对于其本地副本进行关联的PBCH的假定对应部分。

本公开的一个方面涉及将本地信道编码的参考序列相对于假设特定解码的、信道编码的信号的假定对应部分进行关联。可以通过计算本地信道编码的参考序列与假设特定解码的信道解码的信号的假定对应部分之间的欧几里德(Euclidian)距离来执行该关联。具有最小欧几里德距离的假设可以被选择为最佳假设，即最可能的一个假设并且之后将被信道解码。

图5示出了作为所提出的快速盲解码方法的示例的快速PBCH盲解码过程。图1所示的控制信道解码器110执行该过程。盲解码过程检验针对解码器的多个假设。每个假设是用于解预编码阶段51的天线的数量和用于解扰阶段54的定时(即发送帧号)的组合。盲解码包括用于盲检测发射天线的数量的外循环和用于盲检测定时的内循环。内循环包括解扰阶段54、解速率匹配阶段55、和关联阶段56，该关联阶段56计算由MIB的已知比特表示的信道编码的参考序列与经解预编码、解扰、仍信道编码的信号的假定对应部分之间的欧几里德距离。针对特定数量的发射天线来执行内循环。外循环还包括解预编码阶段51、层解映射阶段52、和解调阶段53。

最初，控制信道解码器将根据3GPP TS 36.211第6.6.3章的天线假设{1、2、4}的计数器设置为零并且将定时假设的计数器设置为零。这是第一个要检验的假设。当已经通过所有解码阶段51-56时，控制信道解码器在判定阶段57中校验是否已经检验了针对该定时的假设的总数。如果情况并非如此，那么在阶段58中设置针对定时的下一假设，并且在内循环中进行检验。同样，在内循环结束时，控制信道解码器校验是否已经检验了针对定时的所有假设。如果情况并非如此，则针对定时的下一假设重复内循环。当已经针对特定数量的发射天线检验了针对定时的所有假设时，控制信道在判定阶段59中校验是否已经检验了针对发射天线的数量的假设的总数。如果情况并非如此，则在阶段510中设置针对发射天线的数量的下一假设，并且在阶段511中将定时假设的计数器设置为零，从而重置内循环。然后控制信道解码器检验针对发射天线的数量的下一假设。它以解预编码51开始，给出针对发射天线的数量的假设，并且继续执行内循环达在判定阶段57中确定的次数，并在判定阶段59结束。

当控制信道解码器在判定阶段59中判定针对发射天线的数量的所有假设从而结合内循环针对发射天线的数量和定时的组合的所有假设已经被检验时，则其继续到阶段512。在阶段512，控制信道解码器选择最佳假设。这是在阶段56中计算得出的具有最低欧几里德距离的假设。到目前为止，不必执行信道解码，即卷积解码。仍就这点而言，控制信道解码器能够确定具有成为正确的最高可能性的假设。一旦控制信道解码器在阶段512中确定了最佳假设，则在阶段513中仅针对所述最佳假设对PBCH执行卷积解码，因此仅执行一次。与经典的PBCH解码相比，这节省了时间和功率。随后的阶段514中的CRC表明最佳假设是否正确。如果情况如此，则如阶段515所指示的，认定MIB被成功解码。但是，如果情况并非如此，那么具有成为正确的最高可能性的假设被证明是不正确的。然后可以执行包括针对多个假设中的每个假设的信道解码的经典PBCH解码，如阶段516所示。可替代地，在具有成为正确的最高可能性的假设被证明是不正确的情形下，图5的过程可以循环回到阶段512，并且控制信道解码器可以选择次优假设。然后可以在阶段513中对次优假设进行卷积解码以在阶段514中确定该次优假设是否正确。这个过程可以循环重复，按照可能性的顺序向下移动假设，直到假设中的一个假设被标识为正确的。

本公开还涉及具有用于执行本文公开的盲解码的方法的计算机可执行指令的计算机可读介质。

本公开还涉及如图1所示的移动设备。该移动设备包括：接收器，被配置为接收信道编码的信号；控制信道解码器，被配置为通过以下操作检验针对该控制信道解码器的多个假设：针对多个假设中的每个假设，通过解码信道编码的信号以生成假设特定解码的而仍信道编码的信号并且通过将本地信道编码的参考序列相对于假设特定解码的而仍信道编码的信号的假定对应部分进行关联来生成检验结果。控制信道解码器还被配置为基于检验结果确定最佳假设。控制信道解码器包括信道解码器，该信道解码器被配置为通过对于最佳假设相关联的假设特定解码的而仍信道编码的信号进行信道解码来生成信道解码的信号。该控制信道解码器可以是PBCH解码器。该信道解码器可以是卷积解码器。

Claims (21)

1.一种用于在移动设备的解码器中对信号进行盲解码的方法，所述方法包括：

接收信道编码的信号；

通过以下步骤来检验针对与信道解码无关的盲解码的多个假设：

针对所述假设中的每个假设，通过解码所述信道编码的信号以生成假设特定解码的而仍信道编码的信号并且将本地信道编码的参考序列相对于所述假设特定解码的而仍信道编码的信号的假定对应部分进行关联来生成检验结果；

基于所述检验结果确定最佳假设；以及

通过对与所述最佳假设相关联的假设特定解码的而仍信道编码的信号进行信道解码来生成信道解码的信号。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

对所述信道解码的信号进行误差校验；以及

响应于检测到一个或多个误差，通过对与剩余假设中的至少一个假设相关联的假设特定解码的而仍信道编码的信号进行信道解码来对所述剩余假设中的至少一个假设进行检验。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，对解码的信号进行误差校验包括：向所述信道解码的信号应用循环冗余校验(CRC)。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，所述多个假设中的假设是对所述信道编码的信号进行解预编码所需的发射天线的数量。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，所述多个假设中的假设是对经解预编码的信道编码的信号进行解扰所需的所述信道编码的信号的定时。

6.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，所述多个假设中的每个假设是用于对所述信道编码的信号进行解预编码的发射天线的数量和用于对经解预编码的信道编码的信号进行解扰的所述信道编码的信号的定时的组合。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述信道编码的信号是兼容长期演进(LTE)的信号，并且其中，所述定时是发送帧号。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，检验针对盲解码的多个假设包括：

针对所述发射天线的数量的每个假设：

通过采用发射天线的特定数量的假设来对信道编码的正交频分调制(OFDM)符号的流进行解预编码；

对所生成的经解预编码的流进行层解映射和解调；以及针对所述定时的每个假设：

通过采用针对特定定时的假设对所生成的经解调的流进行解扰；

对所生成的经解调的流进行解速率匹配。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中，所述信道编码的信号是兼容长期演进(LTE)的卷积编码的信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述兼容LTE的卷积编码的信号是物理广播信道(PBCH)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述参考序列是所述物理广播信道(PBCH)的主信息块(MIB)的多个直接后续备用比特。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述信道编码的信号是卷积编码的信号，并且其中，所述直接后续备用比特的数量不小于相应卷积编码器的窗口，以保证对相应的奇偶校验信号的明确恢复。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述直接后续备用比特的数量是以下各项中的任一项：七个、八个、九个或十个。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，将本地信道编码的参考序列相对于所述假设特定解码的而仍信道编码的信号的假定对应部分进行关联包括：确定所述本地信道编码的参考序列与假设特定解码的、信道解码的信号的假定对应部分之间的欧几里德距离。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信道编码的信号是卷积编码的信号，并且其中，所述假设特定解码的而仍信道编码的信号是假设特定解码的、卷积编码的信号；并且其中，所述信道解码包括卷积解码。

16.一种移动设备，包括：

用于接收信道编码的信号的装置；

用于通过以下步骤来检验针对与信道解码无关的盲解码的多个假设的装置：

针对所述假设中的每个假设，通过解码所述信道编码的信号以生成假设特定解码的而仍信道编码的信号并且将本地信道编码的参考序列相对于所述假设特定解码的而仍信道编码的信号的假定对应部分进行关联来生成检验结果；

用于基于所述检验结果确定最佳假设的装置；以及

用于通过对与所述最佳假设相关联的假设特定解码的而仍信道编码的信号进行信道解码来生成信道解码的信号的装置。

17.根据权利要求16所述的移动设备，还包括：

用于对经解码的信号进行误差校验的装置。

18.根据权利要求16所述的移动设备，所述移动设备包括：

接收器，被配置为接收信道编码的信号；

控制信道解码器，被配置为通过以下操作来检验针对所述控制信道解码器的多个假设：针对所述假设中的每个假设，通过解码所述信道编码的信号以生成假设特定解码的而仍信道编码的信号并且通过将本地信道编码的参考序列相对于所述假设特定解码的而仍信道编码的信号的假定对应部分进行关联来生成检验结果；

所述控制信道解码器还被配置为基于所述检验结果确定最佳假设；

所述控制信道解码器包括信道解码器，被配置为通过对与所述最佳假设相关联的假设特定解码的而仍信道编码的信号进行信道解码来生成信道解码的信号。

19.根据权利要求16所述的兼容长期演进(LTE)的移动设备，包括：

接收器，被配置为接收卷积编码的信号；

物理广播控制信道(PBCH)解码器，被配置为通过以下操作来检验针对所述PBCH解码器的多个假设：针对所述假设中的每个假设，通过解码所述卷积编码的信号以生成假设特定解码的而仍卷积编码的信号并且通过将PBCH的主信息块MIB的多个卷积编码的备用比特相对于所述假设特定解码的而仍卷积编码的信号的假定对应部分进行关联来生成检验结果；

所述PBCH解码器还被配置为基于所述检验结果确定最佳假设；

所述PBCH解码器还包括卷积解码器，被配置为通过对所述最佳假设的假设特定解码的而仍卷积编码的信号进行卷积解码来生成信道解码的信号。

20.根据权利要求19所述的兼容长期演进(LTE)的移动设备，其中，所述多个假设中的每个假设是由预编码矩阵表示的、用于对所述卷积编码的信号进行解预编码的发射天线的数量与由系统帧号(SFN)的模数四运算表示的、使得能够对兼容LTE的设备进行定时恢复的定时的组合。

21.一种计算机可读介质，具有用于执行根据权利要求1所述的方法的计算机可执行指令。