CN109561044A - 多带宽小区pdsch信道解调译码处理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多带宽小区PDSCH信道解调译码处理系统及其方法，涉及无线通信技术领域。本系统包括依次交互的射频前端接受模块（101）、AD采样模块（102）、同步搜索模块（103）、FFT变换模块（104）、信道估计模块（105）、PCFICH取数解码模块（106）、PDCCH取数解码模块（107）和PDSCH取数解码模块（108）。本发明采用同一采样率，采用同一套传输接口，节省硬件资源和降低软件设计的复杂度，在一些智能搜救领域有很好的应用前景。

Description

多带宽小区PDSCH信道解调译码处理系统及其方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种多带宽小区PDSCH信道解调译码处理系统及其方法。

背景技术

随着LTE的普及和成熟，市面上的基站，不论TDD还是FDD制式，小区带宽配置及其灵活，大到20M，小到1.4M。相同物理位置上，可能存在多个频点的组合，不同的频点可以在同一频段，但不同频点可采取不同的带宽配置。在同一频段上面的不同带宽的两个频点，采用传统模式的采样率，需要两路AD进行采样，但如果采用相同采样率，那么一个AD就足够了。

目前对于LTE的PDSCH的信道解调，主流搜救设备基本上采用FPGA+DSP的架构方案。如果在同一个设备中对于不同带宽的频点，采用不同的采样率，存在如下难点：其一，FPGA和DSP之间的数据传输速率就会随着带宽的不同而动态变化，提高了接口的复杂度。其二，对于15M带宽的小区，FFT的点数为1536点，不论是FPGA自带的IP核还是DSP自带的FFT模块，都不支持非2的N次幂的FFT点数。基站或者终端厂商基本上都是组建独立团队开发设计1536点的FFT模块，设计成本昂贵。

综上所述，传统动态调整采样率的模式，不仅加大了接口设计开发的难度，提高了系统的复杂性，而且无意中提高了开发成本，更有甚者还会对系统的稳定性带来未知的风险，亟待提供一种改进的解调方法以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的就在于克服依据带宽动态调整采样率的解调模式带来的诸多困难，提供一种多带宽小区PDSCH信道解调译码处理系统及其方法。

本发明的目的是这样实现的：

一、系统

本系统包括依次交互的射频前端接受模块、AD采样模块、同步搜索模块、FFT变换模块、信道估计模块、PCFICH取数解码模块、PDCCH取数解码模块和PDSCH取数解码模块。

二、方法

具体地说，本方法包括下列步骤：

①通过射频前端接收模块进行无线信号的采集；

②AD采样模块完成时域信号的采集过程，针对不同带宽的小区，统一使用多带宽小区中最大带宽的采样率采集基站发射的信号，目前基站最大带宽为20M，采样率统一为30.72MHz；

③同步搜索模块完成主同步与辅同步的搜索过程，从而完成搜救终端与基站的无线帧和子帧同步过程；

④FFT变换模块先将时域信号进行傅里叶变换，不论小区带宽多大，FFT的点数统一为2048，变换之后取前后两端各600个符号，然后将后端放到前面，前端的数据放到后面，组成1200个子载波；

⑤信道估计模块采用DFT信道估计算法，如果带宽为10M，频域插值法与20M带宽的插值法一样；如果带宽为15M或者5M，需要先偏移6个子载波，然后再做频域插值；时域插值不论带宽如何变化，插值方法不变；

⑥PCFICH取数解码模块获取当前子帧的控制域的符号个数，协议上规定了频域K的索引位置是和带宽关联的，并且不同带宽，频域索引位置K的长度也不一样，目前不论带宽多大，统一成了1200个子载波，在取数据时，PCFICH所在的位置依据不同的带宽做不同的映射偏移；

⑦PDCCH取数解码模块主要依据CFI的指示值，将相应的控制域的符号数提取出来，然后将DCI的格式解析出来，在取控制域的数据时，依据不同的带宽提取数据时，事先要将虚拟子载波的占位标志设置为1；

⑧PDSCH取数解码模块根据DCI的指示，将数据域的数据提取出来；如果PDSCH分配的资源包含中间的资源块，取数时需要将PBCH、PSS、SSS所占的资源索引位置都略过，而且PDSCH取数时依据不同的带宽提取数据时，事先要将虚拟子载波的占位标志设置为1。

本方法的关键技术是：

1、应用在步骤④中，FFT变换模块统一采用2048点，与带宽没关系；

2、应用在步骤⑤中，带宽为5M或者15M时，需要偏移6个子载波；因为以30.72M采样率采样时会带来中心PRB被分成上下6个子载波，这样就会将PRB的索引顺序打乱；偏移6个子载波后，索引又恢复到一致，可以使信道估计的结果更加准确，不会将噪声和有用信号叠加到一起造成信道估计失真；

3、应用在步骤⑥中，除了20M带宽的取数不变之外，其它带宽的取数要把与20M带宽的子载波的数目差值的一半补偿上；

4、应用在步骤⑦⑧中，并且PDSCH取数时，当分配的资源包含中心频点附近的资源块时，索引依旧按照各个带宽的索引去排除对应的资源块是否被占用，并且取数之前要将虚拟子载波的占位标志设置为1；

本发明的优点在于：

采用同一采样率，采用同一套传输接口，节省硬件资源和降低软件设计的复杂度，在一些智能搜救领域有很好的应用前景。

附图说明

图1是本系统的结构方框图；

图中：

101—射频前端接受模块；

102—AD采样模块；

103—同步搜索模块；

104—FFT变换模块；

105—信道估计模块；

106—PCFICH取数解码模块；

107—PDCCH取数解码模块；

108—PDSCH取数解码模块；

图2是FFT变换模块104的说明图；

图3是不同带宽物理资源块与虚拟资源块分布的说明图；

图4是5M或15M带宽资源块重组的说明图。

英译汉

1、LTE：Long Term Evolution，长期演进。

2、PDSCH：Physical Downlink Shared channel，物理下行共享信道。

3、FFT：Fast Fourier Transformation，快速傅里叶变换。

4、CP：Cyclic Prefix，循环前缀。

5、PCFICH：Physical Control Format Indicator Channel，物理控制格式指示信道。

6、PDCCH：Physical Downlink Control Channel,物理下行控制信道。

7、DFT: Discrete Fourier Transformation，离散傅里叶变换。

8、CFI：Control Format Indicatior，控制格式指示。

9、DCI：Downlink Control Information，下行控制信息。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明。

一、系统

1、总体

如图1，本系统包括依次交互的射频前端接受模块101、AD采样模块102、同步搜索模块103、FFT变换模块104、信道估计模块105、PCFICH取数解码模块106、PDCCH取数解码模块107和PDSCH取数解码模块108。

2、功能模块

1）射频前端接受模块101

射频前端接受模块101是一种无线信号采集的模块；

其功能是采集4G LTE FDD或者TDD的各种频点各种带宽的射频信号，并将射频信号转换成中频信号。

2）AD采样模块102

AD采样模块102是一种将中频信号变换到基带信号的模块；

其功能主要完成中频信号的采样过程。

3）同步搜索模块103

同步搜索模块103是完成主同步与辅同步搜索过程的模块；

其功能主要完成终端与基站的时间同步过程。

4）FFT变换模块104

FFT变换模块104是完成离散傅立叶变换（DFT）快速算法的模块；

其功能主要完成LTE系统无线信号时域到频域变换以及频域信号数据重排的过程。

5）信道估计模块105

信道估计模块105）是根据小区参考信号来估计信道参数信息的模块；

本系统采用LTE DFT信道估计算法。

6）PCFICH取数解码模块106

PCFICH取数解码模块106是物理控制格式指示信道取数解码模块；

其功能主要为了获取当前子帧的控制域的符号个数。

7）PDCCH取数解码模块107

PDCCH取数解码模块107是物理下行控制信道取数解码模块；

其功能主要依据CFI的指示值，将相应的控制域的符号数提取出来，然后将DCI的格式解析出来。

8）PDSCH取数解码模块108

PDSCH取数解码模块108是物理下行共享信道取数解码模块；

其功能主要根据DCI的指示，将数据域的数据提取出来。

二、方法

1、适用场景：

在多带宽混合组网的4G空口环境中，一套小巧的搜救装置可以同时解析不同带宽不同频点的下行PDSCH信道的信号。

2、实现步骤为：

①首先通过射频前端接收模块101进行无线信号的采集，包括4G的FDD或

者TDD的各种频点各种带宽的射频信号，并将射频信号转换成中频信号。

②AD采样模块102主要完成中频信号的采样过程；不论带宽大小如何，统一采样率为30.72MHz，并将中频信号通过数字下变频变换到基带信号；

③同步搜索模块103主要完成主同步与辅同步的搜索过程，从而完成搜救终端与基站的时间同步过程，包括同步基站的无线帧号和子帧号；此外，通过搜索可以获取搜救终端的下行同步点位置；

④FFT变换模块104先根据步骤3得出的下行同步点位置st，然后将同步点位置偏移CP的长度即：st+CP,最后取2048点进行FFT变换；不论小区带宽多大，FFT的点数统一为2048；变换之后取前后两端各600个符号，然后进行数据重排：即将后端数据放到前面，前端的数据放到后面，组成1200个子载波，具体过程见图2。

⑤信道估计模块105，采用DFT信道估计算法；

如图3，绿色区域表示每个带宽内真实存在的资源块，浅蓝色的部分表示虚拟资源块；20M小区的PRB索引位置从1-100，10M小区的PRB索引位置从25-75，这两个相同资源块序号所对应的子载波一模一样，从而20M带宽小区与10M带宽小区的频域插值算法完全兼容；按照100个PRB索引的排列规则，15M和5M小区的PRB索引的起始位置都存在一个完整的PRB被切分成两部分的情况；在做频域插值时，需要先偏移6个子载波，然后组成一个新的PRB资源块，最后做时域插值，具体操作过程见图4。

图4中，竖轴表示子载波数目，左边的资源块1和资源块2分别对应100个PRB的排列规则，右边的资源块1是由左边的资源块1取上半部分和资源块2取下半部分组合而成，其它的资源块依次类推；第一个资源块和最后一个资源块会缺少6个子载波，相应的估计值可由用户自定义填充；15M和5M首尾的资源块都是虚拟资源块，不影响数据解码；时域插值不论带宽如何变化，插值方法不变。

⑥PCFICH取数解码模块106，协议上规定了频域K的索引位置是和带宽关联的，并且不同带宽，频域索引位置K的长度也不一样；由于去预编码之后的数据，是按照1200个子载波存放的，因此在PCFICH取数时，需要将不同带宽的子载波偏移补偿上去；比如，15M带宽小区，见图3，起始偏移了12.5个PRB，换算成子载波为12.5*12，即150个子载波，其它带宽类似。

⑦PDCCH取数解码模块107，不同的带宽CCE资源索引真实的起始和截止位不同；比如10M带宽小区，见图3，起始位置偏移了25个PRB，换算成子载波为25*12，即300个子载波；由于所有带宽都是1200个子载波的索引，所以对于虚拟子载波，即前后各300个子载波的占位标志置为1，这样PDCCH取数时，不论所有带宽采用同一个取数模块。

⑧PDSCH取数解码模块108，根据DCI的指示，将数据域的数据提取出来。如果PDSCH分配的资源包含中间的资源块，取数时需要将PBCH，PSS，SSS所占的资源索引位置都略过；虽然所有带宽都是1200个子载波，但在判断各个带宽的同步信道，广播信道占用的物理资源位置时，不需要映射到1200个子载波上面去判断，就按照实际带宽分配的位置去判断，因为PDCCH里面解析出来的DCI格式，也是按照实际带宽去分配的；在PDSCH实际取数之前，对于虚拟子载波，也需要将占位标志置1。

Claims (3)

1.一种多带宽小区PDSCH信道解调译码处理系统，其特征在于：

包括依次交互的射频前端接受模块（101）、AD采样模块（102）、同步搜索模块（103）、FFT变换模块（104）、信道估计模块（105）、PCFICH取数解码模块（106）、PDCCH取数解码模块（107）和PDSCH取数解码模块（108）。

2.按权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述的射频前端接受模块（101）是一种无线信号采集的模块；

所述的AD采样模块（102）是一种将中频信号变换到基带信号的模块；

所述的同步搜索模块（103）是完成主同步与辅同步搜索过程的模块；

所述的FFT变换模块（104）是完成离散傅立叶变换快速算法的模块；

所述的信道估计模块（105）是根据小区参考信号来估计信道参数信息的模块；

所述的PCFICH取数解码模块（106）是物理控制格式指示信道取数解码模块；

所述的PDCCH取数解码模块（107）是物理下行控制信道取数解码模块；

所述的PDSCH取数解码模块（108）是物理下行共享信道取数解码模块。

3.基于权利要求1-2所述系统的多带宽小区PDSCH信道解调译码处理方法，其特征在于：

①通过射频前端接收模块（101）进行无线信号的采集；

②AD采样模块（102）完成时域信号的采集过程，针对不同带宽的小区，统一使用多带宽小区中最大带宽的采样率采集基站发射的信号，目前基站最大带宽为20M，采样率统一为30.72MHz；

③同步搜索模块（103）完成主同步与辅同步的搜索过程，从而完成搜救终端与基站的无线帧和子帧同步过程；

④FFT变换模块（104）先将时域信号进行傅里叶变换，不论小区带宽多大，FFT的点数统一为2048，变换之后取前后两端各600个符号，然后将后端放到前面，前端的数据放到后面，组成1200个子载波；

⑤信道估计模块（105）采用DFT信道估计算法，如果带宽为10M，频域插值法与20M带宽的插值法一样；如果带宽为15M或者5M，需要先偏移6个子载波，然后再做频域插值；时域插值不论带宽如何变化，插值方法不变；

⑥PCFICH取数解码模块（106）获取当前子帧的控制域的符号个数，协议上规定了频域K的索引位置是和带宽关联的，并且不同带宽，频域索引位置K的长度也不一样，目前不论带宽多大，统一成了1200个子载波，在取数据时，PCFICH所在的位置依据不同的带宽做不同的映射偏移；

⑦PDCCH取数解码模块（107）主要依据CFI的指示值，将相应的控制域的符号数提取出来，然后将DCI的格式解析出来，在取控制域的数据时，依据不同的带宽提取数据时，事先要将虚拟子载波的占位标志设置为1；

⑧PDSCH取数解码模块（108）根据DCI的指示，将数据域的数据提取出来；如果PDSCH分配的资源包含中间的资源块，取数时需要将PBCH、PSS、SSS所占的资源索引位置都略过，而且PDSCH取数时依据不同的带宽提取数据时，事先要将虚拟子载波的占位标志设置为1。