CN110912644B - Cas内物理广播信道的重复发射及接收合并方法 - Google Patents

Cas内物理广播信道的重复发射及接收合并方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种CAS内物理广播信道的重复发射及接收合并方法，包括：映射步骤：将物理广播信道与资源元素进行映射，得到OFDM符号；OFDM符号处理步骤：对OFDM符号进行信道估计和合并；信号发射步骤：获取系统信息的码字序列，加工处理后发射；信号接收处理步骤：接收信号进行变换处理和解码，得到系统信息。本发明能有效降低正确接收物理广播信道所需的信噪比值，有助于对服务小区系统信息的准确接收，为CAS中其它部分(PDCCH、PDSCH)的准确接收提供了保障。

Description

CAS内物理广播信道的重复发射及接收合并方法
技术领域
本发明涉及通信编码技术领域，具体地，涉及CAS内物理广播信道的重复发射及接收合并方法。
背景技术
LTE采用OFDM技术，子载波间隔为Δf＝15kHz，采样周期为
Figure BDA0002271604850000011
Figure BDA0002271604850000012
LTE的无线帧长为10ms，每个10ms帧由10个1ms的子帧组成，每个子帧包含2个0.5ms的时隙。
CAS(Cell Acquisition Subframe)位于第0个子帧，传输时间间隔为40ms。它包括PBCH、PDCCH、PDSCH、PSS、SSS等信号，具有同步定时、传输信令等诸多作用。其中PBCH(Physical Broadcasting Channel)在频域上占据中心72个子载波，在时域上占据第8～11个这四个OFDM符号。它携带主信息块，通过检测PBCH可以得到以下信息：
(1)小区的下行系统带宽、PHICH配置、系统帧号；
(2)小区的特定天线端口数；
(3)传输分集模式。
因此，PBCH的正确接收对于后续信号的接收十分重要。目前，在LPLT(Low PowerLow Tower)和MPMT(Medium Power Medium Tower)网络的车载场景下，满足99％范围覆盖时所需的信噪比分别为-5.9dB和-3.7dB。在该门限值下，PBCH的误块率高于10-2，显然无法实现PBCH的正确接收。故考虑采用一定的方法降低正确接收PBCH所需的信噪比值，如将PBCH重复发送。在整个CAS中，除去PDCCH、PSS、SSS、PBCH、RS、PCFICH、PHICH等信号所占据的固定位置，还有多个地方可供选择，而重复的PBCH部分的插入位置不同，对接收性能的改善也会有所不同。此外，接收端不同的合并方式也对接收性能有所影响。
专利文献CN105721110B(申请号：201610091495.2)公开了一种基于信噪比加权的OFDM系统非线性解映射方法，用于获得OFDM系统的接收数据信号进行解码所需的软判决信息，该方法为：根据接收数据信号中各子载波的信道系数和信号的整体信噪比计算出各子载波的绝对信噪比；基于绝对信噪比和信号的基准信噪比计算出各子载波的非线性解映射曲线；由接收数据信号的各符号中各子载波的信道均衡数据经过经信噪比加权的非线性解映射曲线映射得到信噪比加权量化值，进而映射得到软判决信息。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种CAS内物理广播信道的重复发射及接收合并方法。
根据本发明提供的CAS内物理广播信道的重复发射及接收合并方法，包括：
映射步骤：将物理广播信道与资源元素进行映射，得到OFDM符号；
OFDM符号处理步骤：对OFDM符号进行信道估计和合并；
信号发射步骤：获取系统信息的码字序列，加工处理后发射；
信号接收处理步骤：接收信号进行变换处理和解码，得到系统信息。
优选地，所述映射步骤包括：
步骤A1：针对物理广播信道序列中第一个子帧的物理广播信道，在资源网格中选取第一资源元素，执行第一个子帧的物理广播信道与资源元素之间的映射；
步骤A2：对第一个子帧的物理广播信道进行处理，在资源网格中选取第二资源元素，执行处理后的第一个子帧的物理广播信道与资源元素之间的映射；
步骤A3：得到映射后生成的OFDM符号。
优选地，所述物理广播信道序列分布于4个子帧中。
优选地，所述对第一个子帧的物理广播信道进行处理，包括：对物理广播信道序列中的第一个子帧的物理广播信道进行复制或者编码。
优选地，所述第一资源元素为：
根据基站的标识和物理广播信道在所述物理广播信道序列中的索引号，选择物理广播信道序列中的第一个子帧的物理广播信道在资源网格中的第一映射位置。
优选地，所述第一映射位置在频域上占据符合预设的72个子载波，在时域上占据第8～11这四个OFDM符号。
优选地，所述第二资源元素为：针对处理后得到的物理广播信道，选取的第二映射位置在频域上占据符合预设的240个子载波，在时域上占据第一个子帧的第4个或者第6个OFDM符号。
优选地，所述OFDM符号处理步骤包括：
步骤B1：对OFDM符号进行信道估计，得到物理广播信道接收序列和信道矩阵；
步骤B2：对物理广播信道接收序列和信道矩阵进行合并，得到新的物理广播信道接收序列和新的信道矩阵；
所述合并方式包括直接相加或者最大比合并算法的方式；
步骤B3：对同一OFDM符号得到的多组新的物理广播信道接收序列和新的信道矩阵，采用最大比合并算法的方式进行合并，得到第一个子帧的物理广播信道。
优选地，所述信号发射步骤包括：
步骤C1：获取系统信息的码字序列；
步骤C2：对所述码字序列进行循环冗余校验处理、信道编码和速率匹配，生成物理广播信道编码块；
步骤C3：对所述物理广播信道编码块进行加扰和调制，生成物理广播信道序列；
步骤C4：执行映射步骤，对所述物理广播信道序列进行映射，生成OFDM符号；
步骤C5：对OFDM符号进行快速傅里叶逆变换，插入循环前缀并发射。
优选地，所述信号接收处理步骤包括：
步骤D1：将接收到的信号移除循环前缀，进行快速傅里叶变换，得到OFDM符号；
步骤D2：执行OFDM符号处理步骤，对所述OFDM符号进行处理，得到第一个子帧的物理广播信道；
步骤D3：对所述物理广播信道进行解码，得到系统信息。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、能有效降低正确接收物理广播信道(PBCH)所需的信噪比值，有助于对服务小区系统信息的准确接收，
2、为CAS中其它部分(PDCCH、PDSCH)的准确接收提供了保障。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例1中发射与接收的流程图；
图2为本发明实施例2中发射与接收的流程图；
图3为本发明实施例中物理广播信道(PBCH)在资源网格中的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供了一种映射方法及信号发射方法，具体技术方案为：
在仿真平台上预设好所需的基站的系统信息，产生包括系统信息的码字序列；
对码字序列先经过循环冗余校验(CRC，Cyclic Redundancy Check)处理和信道编码，然后通过速率匹配产生长度可用于4个子帧的物理广播信道(PBCH)编码块，经过统一的加扰和调制映射到4个子帧的物理广播信道(PBCH)上处理，产生物理广播信道(PBCH)序列。
对物理广播信道(PBCH)序列中第一个子帧的物理广播信道(PBCH)(记为A)进行处理，得到处理之后的物理广播信道(PBCH)(记为B)。其中，得到B部分的方法为：直接对A部分进行重复。
选择A部分的映射位置的方法为：根据基站的系统信息(标识)和物理广播信道(PBCH)在所述物理广播信道(PBCH)序列中的索引号(该情况下为00)，选择物理广播信道(PBCH)所要映射的资源元素的在资源网格中的映射位置。选择频域上中央72个子载波、时域上第8～11这四个OFDM符号所包括的资源元素用于A部分的传输。
选择B部分的映射位置的方法为：选择频域上低频带或高频带的240个子载波、时域上第4个OFDM符号所包括的资源元素用于B部分的传输。
在选择的映射位置中执行物理广播信道(PBCH)与资源元素(RE，ResourceElement)之间的映射：当在选择的位置中执行物理广播信道(PBCH)(包括A部分及B部分)与资源元素(RE)之间的映射时，不使用用于小区参考信号的资源元素(RE)作为用于物理广播信道(PBCH)的资源元素(RE)。
对映射之后得到的OFDM符号进行快速傅里叶反(IFFT)变换、加循环前缀(CP)，经由单天线发射。
实施例一还提供了一种OFDM符号的处理方法及信号接收处理方法。
两根天线对发射信号进行接收，接收端接收到信号后，移除循环前缀，进行快速傅里叶变换，得到OFDM符号。
同一根天线上，接收端基于获取的物理层标识，读取与物理广播信道(PBCH)相对应的资源元素(RE)；对OFDM符号进行信道估计，得到物理广播信道接收序列和信道矩阵。将同一根天线上两部分物理广播信道(PBCH)接收序列采用最大比合并算法(MRC)方法进行合并，得到新的物理广播信道(PBCH)接收序列和新的信道矩阵。
将两根天线上新的物理广播信道(PBCH)接收序列和新的信道矩阵采用最大比合并算法(MRC)方法进行合并，得到最终的物理广播信道(PBCH)。通过合并获得最终的物理广播信道(PBCH)，以及对最终的物理广播信道(PBCH)所携带的比特进行解码，以获得服务小区的系统信息，并得到误码率曲线。
本实施例采用将物理广播信道(PBCH)直接重复并插入指定位置的方法，与现有情况相比，具有如下优点：
该方法能降低正确接收物理广播信道(PBCH)所需的信噪比值。假定目标误码率为10-2，信噪比增益约为1.6dB。
实施例二：
如图2所示，本实施例提供的一种映射方法及信号发射方法，具体技术方案为：
在仿真平台上预设好所需的基站的系统信息，产生包括系统信息的码字序列；
对码字序列先经过循环冗余校验(CRC)处理和信道编码，然后通过速率匹配产生长度可用于4个子帧的物理广播信道(PBCH)编码块，经过统一的加扰和调制映射到4个子帧的物理广播信道(PBCH)上处理，产生物理广播信道(PBCH)序列。
对物理广播信道(PBCH)序列中第一个子帧的物理广播信道(PBCH)(记为A)进行处理，得到处理之后的物理广播信道(PBCH)(记为B)；得到B部分的方法为：对A部分进行Alamouti编码。
选择A部分的映射位置的方法为：根据基站的系统信息(即标识)和物理广播信道(PBCH)在物理广播信道(PBCH)序列中的索引号(该情况下为00)，选择物理广播信道(PBCH)所要映射的资源元素的在资源网格中的映射位置。选择频域上中央72个子载波、时域上第8～11这四个OFDM符号所包括的资源元素用于A部分的传输。
选择B部分的映射位置的方法为：选择频域上低频带或高频带的240个子载波、时域上第6个OFDM符号所包括的资源元素用于B部分的传输。
在选择的位置中执行物理广播信道(PBCH)与资源元素(RE)之间的映射：当在选择的位置中执行物理广播信道(PBCH)(包括A部分及B部分)与资源元素(RE)之间的映射时，不使用用于小区参考信号的资源元素(RE)作为用于物理广播信道(PBCH)的资源元素(RE)。
对映射之后得到的OFDM符号进行快速傅里叶反变换(IFFT变换)、加循环前缀(CP)，经由单天线发射。
实施例二还提供了一种OFDM符号的处理方法及信号接收处理方法。
两根天线对发射信号的进行接收，接收端接收到信号后，移除循环前缀，进行快速傅里叶变换，得到OFDM符号。
同一根天线上，接收端基于获取的物理层标识，读取与物理广播信道(PBCH)相对应的资源元素(RE)；对OFDM符号进行信道估计，得到物理广播信道接收序列和信道矩阵。将同一根天线上两部分物理广播信道(PBCH)接收序列采用直接相加的方法进行合并，得到新的物理广播信道(PBCH)接收序列和新的信道矩阵。
将两根天线上新的物理广播信道(PBCH)接收序列和新的信道矩阵采用最大比合并算法(MRC)方法进行合并，得到最终的物理广播信道(PBCH)。通过合并获得最终的物理广播信道(PBCH)，以及对最终的物理广播信道(PBCH)所携带的比特进行解码，以获得服务小区的系统信息，并得到误码率曲线。
本实施例采用将物理广播信道(PBCH)序列直接重复并插入指定位置的方法，与现有情况相比，具有如下优点：
该方法能降低正确接收物理广播信道(PBCH)所需的信噪比值。假定目标误码率为10-2，信噪比增益约为3.6dB。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种CAS内物理广播信道的重复发射及接收合并方法，其特征在于，包括：
映射步骤：将物理广播信道与资源元素进行映射，得到OFDM符号；
OFDM符号处理步骤：对OFDM符号进行信道估计和合并；
信号发射步骤：获取系统信息的码字序列，加工处理后发射；
信号接收处理步骤：接收信号进行变换处理和解码，得到系统信息；
所述映射步骤包括：
步骤A1：针对物理广播信道序列中第一个子帧的物理广播信道，在资源网格中选取第一资源元素，执行第一个子帧的物理广播信道与资源元素之间的映射；
步骤A2：对第一个子帧的物理广播信道进行处理，在资源网格中选取第二资源元素，执行处理后的第一个子帧的物理广播信道与资源元素之间的映射；
步骤A3：得到映射后生成的OFDM符号；
所述物理广播信道序列分布于4个子帧中；
所述对第一个子帧的物理广播信道进行处理，包括：对物理广播信道序列中的第一个子帧的物理广播信道进行复制或者编码；
所述第一资源元素为：
根据基站的标识和物理广播信道在所述物理广播信道序列中的索引号，选择物理广播信道序列中的第一个子帧的物理广播信道在资源网格中的第一映射位置；
所述第一映射位置在频域上占据符合预设的72个子载波，在时域上占据第8～11这四个OFDM符号；
所述第二资源元素为：针对处理后得到的物理广播信道，选取的第二映射位置在频域上占据符合预设的240个子载波，在时域上占据第一个子帧的第4个或者第6个OFDM符号。
2.根据利要求1所述的一种CAS内物理广播信道的重复发射及接收合并方法，其特征在于，所述OFDM符号处理步骤包括：
步骤B1：对OFDM符号进行信道估计，得到物理广播信道接收序列和信道矩阵；
步骤B2：对物理广播信道接收序列和信道矩阵进行合并，得到新的物理广播信道接收序列和新的信道矩阵；
合并方式包括直接相加或者最大比合并算法的方式；
步骤B3：对同一OFDM符号得到的多组新的物理广播信道接收序列和新的信道矩阵，采用最大比合并算法的方式进行合并，得到第一个子帧的物理广播信道。
3.根据利要求1所述的一种CAS内物理广播信道的重复发射及接收合并方法，其特征在于，所述信号发射步骤包括：
步骤C1：获取系统信息的码字序列；
步骤C2：对所述码字序列进行循环冗余校验处理、信道编码和速率匹配，生成物理广播信道编码块；
步骤C3：对所述物理广播信道编码块进行加扰和调制，生成物理广播信道序列；
步骤C4：执行映射步骤，对所述物理广播信道序列进行映射，生成OFDM符号；
步骤C5：对OFDM符号进行快速傅里叶逆变换，插入循环前缀并发射。
4.根据利要求1所述的一种CAS内物理广播信道的重复发射及接收合并方法，其特征在于，所述信号接收处理步骤包括：
步骤D1：将接收到的信号移除循环前缀，进行快速傅里叶变换，得到OFDM符号；
步骤D2：执行OFDM符号处理步骤，对所述OFDM符号进行处理，得到第一个子帧的物理广播信道；
步骤D3：对所述物理广播信道进行解码，得到系统信息。
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