CN111010256A - 一种基于lte-a pdsch信道的解调装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于LTE‑A PDSCH信道的解调装置及方法，涉及LTE‑A无线通信测试领域。该装置包括信号采集模块、信号处理模块和信号显示模块；信号处理模块采用DSP平台，通过时间频率同步过程消除LTE‑A信号的定时偏差和频率偏差，包括时间频率同步和FFT子模块、信道估计子模块、DCI解析子模块和PDSCH解析子模块；时间频率同步和FFT子模块通过时间同步过程消除LTE‑A信号的定时偏差和频率偏差；信道估计子模块通过参考信号进行信道估计，并通过差值得到一个子帧的信道估计；DCI解析子模块通过DCI解析过程确定不同的DCI格式、层数以及调制格式；PDSCH解析子模块在MIMO和载波聚合下进行解析，解调得到PDSCH的EVM。

Description

一种基于LTE-A PDSCH信道的解调装置及方法
技术领域
本发明涉及LTE-A无线通信测试领域，具体涉及一种基于LTE-A PDSCH信道的解调装置及方法。
背景技术
LTE-A作为LTE的演进版本，能够很好地继承LTE良好的兼容性；可以提供相比更高的峰值速率和吞吐量。物理层作为LTE-A信令过程的最底层，为MAC层和高层提供信息传输的服务。因此，对物理层的解调直接影响到LTE-A的信令流程。
在LTE-A系统中，各层之间有着明确的分工和任务。高层负责链路控制和控制调度各种进程，为下层传达指令并提供参数。而下层听从上层调度并对数据按照规定流程进行处理，为上层提供服务。物理层作为链路的最底层，其本身同样被分为多个不同的信道，有的信道负责传输上行数据，有的信道负责传输下行数据，有的信道负责调度指示控制信令，有的信道负责搬移处理数据。其中，作为下行链路中重要的数据信道，PDSCH信道承载了大量的下行数据，而其他信道负责为PDSCH提供控制信息和配置服务。
现有关于LTE-A系统的研究大部分都还集中在eNB方面，如何通过对eNB发送过程的分析，在终端设计出相对应的接收方案是LTE-A系统研究中必不可少的一个环节。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提出了一种在终端侧分别为物理层下行链路接入过程和PDSCH信道处理过程分别设计出相应的接收方案，降低计算复杂度基于LTE-A PDSCH信道的解调装置及方法。
本发明具体采用如下技术方案：
一种基于LTE-A PDSCH信道的解调装置，包括信号采集模块、信号处理模块和信号显示模块；
信号处理模块采用DSP平台，通过时间频率同步过程消除LTE-A信号的定时偏差和频率偏差，包括时间频率同步和FFT子模块、信道估计子模块、DCI解析子模块和PDSCH解析子模块。
优选地，
时间频率同步和FFT子模块通过时间同步过程消除LTE-A信号的定时偏差和频率偏差；
信道估计子模块通过参考信号进行信道估计，并通过差值得到一个子帧的信道估计；
DCI解析子模块通过DCI解析过程确定不同的DCI格式、层数以及调制格式；
PDSCH解析子模块在MIMO和载波聚合下进行解析，解调得到PDSCH的EVM。
优选地，时间频率同步和FFT子模块根据PSS及SSS的性质进行定时同步，并利用CP相关进行频偏估计。
优选地，信道估计子模块中利用下行信道子载波上的专属参考信号和对接收到的数据采用基于IDCT/DCT变化域的改进型LS算法进行信道估计。
优选地，PDSCH解析子模块中，首先对指定六个资源块的频域数据进行信道估计和均衡，然后进行212过程解析，先后经历解速率匹配、维特比译码、CRC校验，从而得到24位的PBCH信息，根据3GPP协议，解析出小区的带宽和系统帧号。
一种基于LTE-A PDSCH信道的解调方法，采用如上所述的基于LTE-A PDSCH信道的解调装置，(1)首先通过信号采集模块接收LTE-A信号，利用PSS和SSS进行定时同步，并根据CP相关进行CP处理，再通过FPGA对数据进行FFT运算，完成基带信号的解调；
(2)进行PBCH信道信息处理；
(3)进行PCFICH信道信号处理；
(4)进行PHICH信道信号处理；首先确定PHIICH时频位置，通过信道估计获取传输矩阵H，以便实现解预编码和层逆映射，移除RS，然后调用信道估计函数，根据高层配置的天线口情况，将各个天线口的符号合并成一个符号块，其中y(p)(i)表示天线端口p上的信号，按照不同的天线配置，解层逆映射；
(5)进行PDCCH信道信号处理；
(6)利用获得的控制信息进入PDSCH信道，完成整个下行传输数据的接收处理。
优选地，PBCH信道信息处理包括如下步骤：
a)下行收端PBCH信道解RE映射，在连续的4个无线帧中，解调每一个无线帧中的第一个子帧的第二个时隙的前4个符号、中央的72个子载波上、去除参考信号的RE，再乘以PBCH的增益，得到PBCH信号；
b)下行收端PBCH信道估计，由发射端和接收端天线个数，求出信道脉冲响应矩阵H，在连续的4个无线帧中，抽取出相应的参考信号做信道估计，估计出参考信号所在的子信道的传输矩阵H，再通过线性插值的方法得到没有参考信号的子信道的传输矩阵H；
c)下行收端PBCH信道均衡，信道响应估计出之后，得到信道的频域响应特性，根据响应特性得出每个子载波上的畸变，从而补差该畸变，由信道估计知道传输矩阵H，接收信道Y，由Y＝HX算出发送端信号X；
d)下行收端PBCH采用QPSK调制，本方案中采用软解调方式；
e)PBCH信道解扰：
由CP的配置得到状态偏移量Nc的值，由加扰序列知
Figure BDA0002292502340000031
调用解扰函数得到解扰序列；
f)PBCH信道解码、CRC校验、解速率匹配：
先读出第一、二个交织块的空比特，再读出第三个交织块的空比特，将输入序列按列交叉分别写入第一个子交织器、第二个子交织器、第三个子交织器，对第一个子交织器、第二个子交织器、第三个子交织器实行列交换得到Q1,Q2,Q3。将Q1、Q2、Q3分别按行读出恢复出rate match之前的三路序列；
g)解咬尾卷积编码
程序初始化，定义一个路径度量表、一个幸存路径状态表、一个幸存路径状态序列表，回溯时将最优路径的各个状态存储到此表中，最后判断各码块首末状态是否相同，从而判断是否有译码输出，结束译码；定义一个输出码字常量表，输出码字范围0—7，用于存储j状态在输入比特0时的输出码字，以便计算各状态的分支度量；
度量值更新，分支度量简化，寻找分支度量最小的过程；软比特量化，根据值的范围，解出对应的比特值；蝶形运算，连续的两个状态有相同的转移状态，各状态输入比特0和输入比特1有相反的分支度量，且j状态与j+1状态对称；其中jmod2＝0；比较选择、保存最大累计度量和最优状态；
路径回溯，确定末状态：在对应的列表中查找最大度量值和对应的状态，并将此状态作为回溯首状态，即最优路径的末状态；根据末状态回溯，将末状态存到路径状态序列表对应位置，其值指示为前一时刻的幸存状态的位置，依次向前回溯，取出最优路径的各状态存储到状态序列中；译码输出，回溯完毕后，检查状态序列表中各次迭代的首末状态是否相同，如有相同，则译码输出相应码块的数据，将其作为最终的译码输出数据；若没有相同，但迭代次数达到3次，则译码输出第2个码块的数据；
h)解CRC添加，生成多项式的长度为16，不同的天线端口，用于CRC的掩码不同。当天线端口为1的时候，CRC掩码全为0；当天线端口为2的时候，CRC掩码全为1，当天线端口为4的时候，CRC掩码偶数位为1，奇数位为0；对于收到的比特，后16位bit，解掩码；再用该序列除以PBCH发端的CRC校验生成多项式：gCRC(D)＝[D16+D12+D5+1]，若结果为0，则确认接收，否则出错。
优选地，PCFICH信道信号处理包括如下步骤：
a)由于PCFICH映射的资源单元是每个REG的4个RE是连续的，因此找到四个REG的第一个RE的起始位置，再去掉参考信号所占的RE就可以找到映射PCFICH的资源单元；
b)PCFICH采用的是QPSK调制，本方法中采用软解调方式；
c)首先根据Nc长度，给定不同的x1初始序列，再根据Cinit初始序列得到x2序列，最后对接收到的序列进行解扰；
d)把解扰后的比特流跟0、1、2、3对应的16位比特流做比较，将值传输给buffer得到的最大的值就为解码后的正确结果即0、1、2、3。
优选地，PHICH信道信号处包括如下步骤：
a)确定PHIICH时频位置
PHICH信道承载HARQ的ACK/NACK信号，多个PHICH映射到相同的一组资源元素上组成PHICH组，其中同一组内的PHICH通过不同的正交序列区分，PHICH资源是由序号对
Figure BDA0002292502340000041
来确定，其中
Figure BDA0002292502340000042
为PHICH组序号，
Figure BDA0002292502340000043
为该组内的正交序列号；
b)对于PHICH，信道估计是为了获取传输矩阵H，以便实现后面的解预编码和层逆映射，移除RS，然后调用信道估计函数；
c)根据高层配置的天线口情况，将各个天线口的符号合并成一个符号块其中y(p)(i)表示天线端口p上的信号，按照不同的天线配置，解层逆映射；
单天线口情况：x0(0)＝y(p)(i)，
传输分集情况：分为双天线与4天线两种，程序里仅含双天线，对应于PHICH，分集技术分为2发2收以及4发2收，检测部分采用SFTB；
d)对BPSK符号进行判决得到相应的信息位；
e)解扰和PHICH的分离过程，与加扰序列和相同的正交序列相乘可检测出每个PHICH。
优选地，PDCCH信道信号处包括如下步骤：
a)在解PDCCH资源单元映射之前需要先得到PHICH占用的REG数，然后进行解PDCCH资源单元映射：先找出PCFICH占用的REG的RE的首位置，进而确定4个REG的所有RE，找到PHICH映射的RE，参照协议TS36.211中6.9.3，得到PHICH映射的RE，最后除去RS、PCFICH、PHICH映射占用的RE剩下的即为PDCCH占用的RE，将其对应位置得到的数据乘以增益因子，得到最初传输的数据；
b)PDCCH采用的是QPSK调制，本方法中中采用软解调方式；
c)根据Nc长度，给定不同的x1初始序列，再根据Cinit初始序列得到x2序列，最后对接收到的序列进行解扰；
d)根据不同的带宽配置，得到上下行的RB数，然后根据DCI格式、上下行RB数以及资源分配类型等得到对应DCI格式的长度；
e)解速率匹配，首先解子块交织时，先记录第一行中的null比特的位置，然后将各个数组c1、c2、c3分写按列写入到对应的第一个、第二个、第三个子块交织器中，然后对各个子块交织器中的序列实行列交换分别得到b1、b2、b3，再分别按行读出恢复出进行速率匹配时的三个输入流，即咬尾卷积输出的三个输出流；
f)Viterbi解码，程序初始化；定义一个路径度量表、一个幸存路径状态表和一个幸存路径状态序列表，回溯时将最优路径的各个状态存储到此表中，最后判断各码块首末状态是否相同，从而判断是否有译码输出，结束译码；定义一个输出码字常量表，输出码字范围0—7，用于存储j状态在输入比特0时的输出码字，以便计算各状态的分支度量；
g)度量值更新，分支度量简化，寻找分支度量最小的过程；软比特量化，根据值的范围，解出对应的比特值；蝶形运算，连续的两个状态有相同的转移状态，各状态输入比特0和输入比特1有相反的分支度量，且j状态与j+1状态对称；比较选择、保存最大累计度量和最优状态；
h)路径回溯：确定末状态，在对应的列表中查找最大度量值和对应的状态，并将此状态作为回溯首状态，即最优路径的末状态；根据末状态回溯，将末状态存到路径状态序列表对应位置，其值指示为前一时刻的幸存状态的位置，依次向前回溯，取出最优路径的各状态存储到状态序列中；3、译码输出，回溯完毕后，检查状态序列表中各次迭代的首末状态是否相同，如有相同，则译码输出相应码块的数据，将其作为最终的译码输出数据；若没有相同，但迭代次数达到3次，则译码输出第2个码块的数据；
i)解CRCattachment，根据UE端口得到AS掩码，根据天线端口选择配置，决定是否采用AS掩码进行解CRC；
g)CRC校验，用接收到的数据除以CRC生成多项式序列，如果余数为0，则表示传输过程没有错误，若余数不为0，则在传输过程中存在错误；
k)根据不同的DCI格式、资源分配类型获取对应位的信息。
优选地，PDSCH信道信号处理包括如下步骤：
a)逆映射过程为根据映射的方式，将各个时频资源上的数据抽取分离出来，并组成相应的天线序列，分别讨论有无PSS、SSS、RS、PBCH时资源粒子的逆映射的过程；
b)由发射端和接收端天线个数，求出信道脉冲响应矩阵H，先抽取出相应的参考信号做信道估计，估计出参考信号所在的子信道的传输矩阵H，再通过线性插值的方法得到没有参考信号的子信道的传输矩阵H；
c)信道响应估计出之后，得到信道的频域响应特性，根据这个响应特性得到每个子载波上的畸变，从而补差这个畸变，由信道估计知道传输矩阵H，接收信道Y，由Y＝HX算出发送端信号X；
d)数据解调采用软解调；
e)与加扰相同的伪随机序列与经过信道传输后的序列直接进行模2加就可以恢复出加扰之前的序列；
f)解速率匹配
bit填充，把被裁减的冗余比特位置上添0，得到完整的译码输入比特组；
bit分离，把译码输入比特组分为3组；
子块解交织，把得到的3组bit分别做子块解交织，得到三组译码输入比特组；
UE端根据DCI中的参数，确定MAC层配置下来传输块的长度，CRC长为24，turbo编码后每路需要添加4个尾比特，因此信道编码后每路数据的长度为传输块的长度加上28个比特；
g)解卷积码当turbo_float是0时，采用logmap算法进行解卷积码；当turbo_float是1时，用线性slogmap解卷积码；当turbo_float是2时用maxlogmap算法进行解卷积码；
h)解CRC级联，解扰处理完成后的码流分成多个码块，生成多项式的长度为24。
本发明具有如下有益效果：该解调装置及基于该装置的方法满足LTE-A PDSCH信道解调分析需求，并满足多种不同的TM模式要求，并且可以支持MIMO条件和载波聚合条件下的PDSCH解析需求，根据所设计的硬件平台检测，本发明提出的PDSCH信道检测分析技术准确、有效，能满足测试仪的解析要求，便于集成和移植，可以广泛应用于LTE-A信号分析仪器和无线通信基站/终端测量系统中，该解调装置及方法要是在DSP上实现，FPGA辅助传输数据，可广泛用于LTE-A无线测试系统中，减少计算复杂度。
附图说明
图1为LTE-A下行信号解调流程框图；
图2为LTE-A下行信号频谱图；
图3为LTE-A下行信号时域和解调图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本，发明的具体实施方式做进一步说明：
DSP：(digital signal processor)是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件；
LTE-A：LTE-Advanced的简称；
PDSCH：物理下行共享信道(Physical Downlink Shared CHannel)用于承载来自传输信道DSCH的数据。
结合附图1-3，一种基于LTE-A PDSCH信道的解调装置，包括信号采集模块、信号处理模块和信号显示模块；
信号处理模块采用DSP平台，通过时间频率同步过程消除LTE-A信号的定时偏差和频率偏差，包括时间频率同步和FFT子模块、信道估计子模块、DCI解析子模块和PDSCH解析子模块。
时间频率同步和FFT子模块通过时间同步过程消除LTE-A信号的定时偏差和频率偏差。
信道估计子模块通过参考信号进行信道估计，并通过差值得到一个子帧的信道估计。
DCI解析子模块通过DCI解析过程确定不同的DCI格式、层数以及调制格式。
PDSCH解析子模块在MIMO和载波聚合下进行解析，解调得到PDSCH的EVM。
时间频率同步和FFT子模块根据PSS及SSS的性质进行定时同步，并利用CP相关进行频偏估计。
信道估计子模块中利用下行信道子载波上的专属参考信号和对接收到的数据采用基于IDCT/DCT变化域的改进型LS算法进行信道估计。
PDSCH解析子模块中，首先对指定六个资源块的频域数据进行信道估计和均衡，然后进行212过程解析，先后经历解速率匹配、维特比译码、CRC校验，从而得到24位的PBCH信息，根据3GPP协议，解析出小区的带宽和系统帧号。
一种基于LTE-A PDSCH信道的解调方法，采用如上所述的基于LTE-A PDSCH信道的解调装置，(1)首先通过信号采集模块接收LTE-A信号，利用PSS和SSS进行定时同步，并根据CP相关进行CP处理，再通过FPGA对数据进行FFT运算，完成基带信号的解调；
(2)进行PBCH信道信息处理；
(3)进行PCFICH信道信号处理；
(4)进行PHICH信道信号处理；首先确定PHIICH时频位置，通过信道估计获取传输矩阵H，以便实现解预编码和层逆映射，移除RS，然后调用信道估计函数，根据高层配置的天线口情况，将各个天线口的符号合并成一个符号块，其中y(p)(i)表示天线端口p上的信号，按照不同的天线配置，解层逆映射；
(5)进行PDCCH信道信号处理；
(6)利用获得的控制信息进入PDSCH信道，完成整个下行传输数据的接收处理。
PBCH主要承载的是传输信道BCH的信息。接收端通过读取BCH信息得到下行系统带宽、发送天线个数、参考信号发射功率、系统帧号、调度信息等数据信息，PBCH信道信息处理包括如下步骤：
a)下行收端PBCH信道解RE映射，在连续的4个无线帧中，解调每一个无线帧中的第一个子帧的第二个时隙的前4个符号、中央的72个子载波上、去除参考信号的RE，再乘以PBCH的增益，得到PBCH信号；
b)下行收端PBCH信道估计，由发射端和接收端天线个数，求出信道脉冲响应矩阵H，在连续的4个无线帧中，抽取出相应的参考信号做信道估计，估计出参考信号所在的子信道的传输矩阵H，再通过线性插值的方法得到没有参考信号的子信道的传输矩阵H；
c)下行收端PBCH信道均衡，信道响应估计出之后，得到信道的频域响应特性，根据响应特性得出每个子载波上的畸变，从而补差该畸变，由信道估计知道传输矩阵H，接收信道Y，由Y＝HX算出发送端信号X；
d)下行收端PBCH采用QPSK调制，本方案中采用软解调方式；
e)PBCH信道解扰：
由CP的配置得到状态偏移量Nc的值，由加扰序列知
Figure BDA0002292502340000081
调用解扰函数得到解扰序列；
f)PBCH信道解码、CRC校验、解速率匹配：
先读出第一、二个交织块的空比特，再读出第三个交织块的空比特，将输入序列按列交叉分别写入第一个子交织器D1[j][n]、第二个子交织器D2[j][n]、第三个子交织器D3[j][n]，对第一个子交织器、第二个子交织器、第三个子交织器实行列交换得到Q1,Q2,Q3。将Q1、Q2、Q3分别按行读出恢复出rate match之前的三路序列；
g)解咬尾卷积编码
程序初始化，定义一个路径度量表、一个幸存路径状态表、一个幸存路径状态序列表，回溯时将最优路径的各个状态存储到此表中，最后判断各码块首末状态是否相同，从而判断是否有译码输出，结束译码；定义一个输出码字常量表，输出码字范围0—7(8进制)，用于存储j状态在输入比特0时的输出码字，以便计算各状态的分支度量；
度量值更新，分支度量简化，寻找分支度量最小的过程；软比特量化，根据值的范围，解出对应的比特值；蝶形运算，连续的两个状态有相同的转移状态，各状态输入比特0和输入比特1有相反的分支度量，且j状态与j+1状态对称；其中jmod2＝0；比较选择、保存最大累计度量和最优状态；
路径回溯，确定末状态：在对应的列表中查找最大度量值和对应的状态，并将此状态作为回溯首状态，即最优路径的末状态；根据末状态回溯，将末状态存到路径状态序列表对应位置，其值指示为前一时刻的幸存状态的位置，依次向前回溯，取出最优路径的各状态存储到状态序列中；译码输出，回溯完毕后，检查状态序列表中各次迭代的首末状态是否相同，如有相同，则译码输出相应码块的数据，将其作为最终的译码输出数据；若没有相同，但迭代次数达到3次，则译码输出第2个码块的数据；译码输出如下：若(下一状态-当前状态>>1)>0则输出1，否则输出0。
h)解CRC添加，生成多项式的长度为16，不同的天线端口，用于CRC的掩码不同。当天线端口为1的时候，CRC掩码全为0；当天线端口为2的时候，CRC掩码全为1，当天线端口为4的时候，CRC掩码偶数位为1，奇数位为0；对于收到的比特，后16位bit，解掩码；再用该序列除以PBCH发端的CRC校验生成多项式：gCRC(D)＝[D16+D12+D5+1]，若结果为0，则确认接收，否则出错。
PCFICH信道信号处理包括如下步骤：
a)由于PCFICH映射的资源单元是每个REG的4个RE是连续的，因此找到四个REG的第一个RE的起始位置，再去掉参考信号所占的RE就可以找到映射PCFICH的资源单元；
b)PCFICH采用的是QPSK调制，本方法中采用软解调方式；
c)首先根据Nc长度，给定不同的x1初始序列，再根据Cinit初始序列得到x2序列，最后通过outbuf[i]＝inbuf[i]*(1-2*(x1[m][i％32]^x2[m][i％32]))对接收到的序列进行解扰；
d)把解扰后的比特流跟0、1、2、3对应的16位比特流做比较，将值传输给buffer得到的最大的值就为解码后的正确结果即0、1、2、3。
PHICH信道信号处包括如下步骤：
a)确定PHIICH时频位置
PHICH信道承载HARQ的ACK/NACK信号，多个PHICH映射到相同的一组资源元素上组成PHICH组，其中同一组内的PHICH通过不同的正交序列区分，PHICH资源是由序号对
Figure BDA0002292502340000091
来确定，其中
Figure BDA0002292502340000092
为PHICH组序号，
Figure BDA0002292502340000093
为该组内的正交序列号；
Figure BDA0002292502340000094
其中nDMRS是该PHICH信息对PUSCH使用的DCI format 0中DMRS决定。
b)对于PHICH，信道估计是为了获取传输矩阵H，以便实现后面的解预编码和层逆映射，移除RS，然后调用信道估计函数；
c)根据高层配置的天线口情况，将各个天线口的符号合并成一个符号块其中y(p)(i)表示天线端口p上的信号，按照不同的天线配置，解层逆映射；
单天线口情况：x0(0)＝y(p)(i)，
传输分集情况：分为双天线与4天线两种，程序里仅含双天线，对应于PHICH，分集技术分为2发2收以及4发2收，检测部分采用SFTB；
d)对BPSK符号进行判决得到相应的信息位；
e)解扰和PHICH的分离过程，与加扰序列和相同的正交序列相乘可检测出每个PHICH，解扰生成扰码序列，对于普通循环前缀的情况序列长度为12个符号，对于扩展循环前缀的情况序列长度为6个符号，扰码序列的初始值为
Figure BDA0002292502340000101
此时参数ns和
Figure BDA0002292502340000102
是已知的确定值。用生成的扰码序列c(0)…c(Msymb-1)与之前的预编码与层映射用到的序列d(0)…d(-1)的每个对应项作下式运算E(i)＝d(i)*(1-2*c(i)),由此得到一个序列E(0)…E(Msymb-1)。
PDCCH各个控制域信道，依次解出其包含的控制信息，PDCCH信道信号处包括如下步骤：
a)在解PDCCH资源单元映射之前需要先得到PHICH占用的REG数，然后进行解PDCCH资源单元映射：先找出PCFICH占用的REG的RE的首位置，进而确定4个REG的所有RE，找到PHICH映射的RE，参照协议TS36.211中6.9.3，得到PHICH映射的RE，最后除去RS、PCFICH、PHICH映射占用的RE剩下的即为PDCCH占用的RE，将其对应位置得到的数据乘以增益因子，得到最初传输的数据；
b)PDCCH采用的是QPSK调制，本方法中中采用软解调方式；
c)根据Nc长度，给定不同的x1初始序列，再根据Cinit初始序列得到x2序列，最后通过outbuf[i]＝inbuf[i]*(1-2*(x1[m][i％32]^x2[m][i％32]))对接收到的序列进行解扰；
d)根据不同的带宽配置，得到上下行的RB数，然后根据DCI格式、上下行RB数以及资源分配类型等得到对应DCI格式的长度；
e)解速率匹配，首先解子块交织时，先记录第一行中的null比特的位置，然后将各个数组c1、c2、c3分写按列写入到对应的第一个、第二个、第三个子块交织器中，然后对各个子块交织器中的序列实行列交换分别得到b1、b2、b3，再分别按行读出恢复出进行速率匹配时的三个输入流，即咬尾卷积输出的三个输出流；
f)Viterbi解码，程序初始化；定义一个路径度量表、一个幸存路径状态表和一个幸存路径状态序列表，回溯时将最优路径的各个状态存储到此表中，最后判断各码块首末状态是否相同，从而判断是否有译码输出，结束译码；定义一个输出码字常量表，输出码字范围0—7，用于存储j状态在输入比特0时的输出码字，以便计算各状态的分支度量；
g)度量值更新，分支度量简化，寻找分支度量最小的过程；软比特量化，根据值的范围，解出对应的比特值；蝶形运算，连续的两个状态有相同的转移状态，各状态输入比特0和输入比特1有相反的分支度量，且j状态与j+1状态对称；比较选择、保存最大累计度量和最优状态；
h)路径回溯：确定末状态，在对应的列表中查找最大度量值和对应的状态，并将此状态作为回溯首状态，即最优路径的末状态；根据末状态回溯，将末状态存到路径状态序列表对应位置，其值指示为前一时刻的幸存状态的位置，依次向前回溯，取出最优路径的各状态存储到状态序列中；3、译码输出，回溯完毕后，检查状态序列表中各次迭代的首末状态是否相同，如有相同，则译码输出相应码块的数据，将其作为最终的译码输出数据；若没有相同，但迭代次数达到3次，则译码输出第2个码块的数据；
i)解CRCattachment，根据UE端口得到AS掩码，根据天线端口选择配置，决定是否采用AS掩码进行解CRC；
g)CRC校验，用接收到的数据除以CRC生成多项式序列，如果余数为0，则表示传输过程没有错误，若余数不为0，则在传输过程中存在错误；
k)根据不同的DCI格式、资源分配类型获取对应位的信息。
PDSCH信道信号处理包括如下步骤：
a)逆映射过程为根据映射的方式，将各个时频资源上的数据抽取分离出来，并组成相应的天线序列，分别讨论有无PSS、SSS、RS、PBCH时资源粒子的逆映射的过程；
b)由发射端和接收端天线个数，求出信道脉冲响应矩阵H，先抽取出相应的参考信号做信道估计，估计出参考信号所在的子信道的传输矩阵H，再通过线性插值的方法得到没有参考信号的子信道的传输矩阵H；
c)信道响应估计出之后，得到信道的频域响应特性，根据这个响应特性得到每个子载波上的畸变，从而补差这个畸变，由信道估计知道传输矩阵H，接收信道Y，由Y＝HX算出发送端信号X；
d)数据解调采用软解调；
e)与加扰相同的伪随机序列与经过信道传输后的序列直接进行模2加就可以恢复出加扰之前的序列；
f)解速率匹配
bit填充，把被裁减的冗余比特位置上添0，得到完整的译码输入比特组；
bit分离，把译码输入比特组分为3组；
子块解交织，把得到的3组bit分别做子块解交织，得到三组译码输入比特组；
UE端根据DCI中的参数，确定MAC层配置下来传输块的长度，CRC长为24，turbo编码后每路需要添加4个尾比特，因此信道编码后每路数据的长度为传输块的长度加上28个比特；
g)解卷积码当turbo_float是0时，采用logmap算法进行解卷积码；当turbo_float是1时，用线性slogmap解卷积码；当turbo_float是2时用maxlogmap算法进行解卷积码；
h)解CRC级联，解扰处理完成后的码流分成多个码块，生成多项式的长度为24。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种基于LTE-A PDSCH信道的解调装置，其特征在于，包括信号采集模块、信号处理模块和信号显示模块；
信号处理模块采用DSP平台，通过时间频率同步过程消除LTE-A信号的定时偏差和频率偏差，包括时间频率同步和FFT子模块、信道估计子模块、DCI解析子模块和PDSCH解析子模块。
2.如权利要求1所述的一种基于LTE-A PDSCH信道的解调装置，其特征在于，
时间频率同步和FFT子模块通过时间同步过程消除LTE-A信号的定时偏差和频率偏差；
信道估计子模块通过参考信号进行信道估计，并通过差值得到一个子帧的信道估计；
DCI解析子模块通过DCI解析过程确定不同的DCI格式、层数以及调制格式；
PDSCH解析子模块在MIMO和载波聚合下进行解析，解调得到PDSCH的EVM。
3.如权利要求2所述的一种基于LTE-A PDSCH信道的解调装置，其特征在于，时间频率同步和FFT子模块根据PSS及SSS的性质进行定时同步，并利用CP相关进行频偏估计。
4.如权利要求2所述的一种基于LTE-A PDSCH信道的解调装置，其特征在于，信道估计子模块中利用下行信道子载波上的专属参考信号和对接收到的数据采用基于IDCT/DCT变化域的改进型LS算法进行信道估计。
5.如权利要求2所述的一种基于LTE-A PDSCH信道的解调装置，其特征在于，PDSCH解析子模块中，首先对指定六个资源块的频域数据进行信道估计和均衡，然后进行212过程解析，先后经历解速率匹配、维特比译码、CRC校验，从而得到24位的PBCH信息，根据3GPP协议，解析出小区的带宽和系统帧号。
6.一种基于LTE-A PDSCH信道的解调方法，采用如权利要求1-5任一所述的基于LTE-APDSCH信道的解调装置，其特征在于，
(1)首先通过信号采集模块接收LTE-A信号，利用PSS和SSS进行定时同步，并根据CP相关进行CP处理，再通过FPGA对数据进行FFT运算，完成基带信号的解调；
(2)进行PBCH信道信息处理；
(3)进行PCFICH信道信号处理；
(4)进行PHICH信道信号处理；首先确定PHIICH时频位置，通过信道估计获取传输矩阵H，以便实现解预编码和层逆映射，移除RS，然后调用信道估计函数，根据高层配置的天线口情况，将各个天线口的符号合并成一个符号块，其中y(p)(i)表示天线端口p上的信号，按照不同的天线配置，解层逆映射；
(5)进行PDCCH信道信号处理；
(6)利用获得的控制信息进入PDSCH信道，完成整个下行传输数据的接收处理。
7.如权利要求6所述的一种基于LTE-A PDSCH信道的解调方法，其特征在于，PBCH信道信息处理包括如下步骤：
a)下行收端PBCH信道解RE映射，在连续的4个无线帧中，解调每一个无线帧中的第一个子帧的第二个时隙的前4个符号、中央的72个子载波上、去除参考信号的RE，再乘以PBCH的增益，得到PBCH信号；
b)下行收端PBCH信道估计，由发射端和接收端天线个数，求出信道脉冲响应矩阵H，在连续的4个无线帧中，抽取出相应的参考信号做信道估计，估计出参考信号所在的子信道的传输矩阵H，再通过线性插值的方法得到没有参考信号的子信道的传输矩阵H；
c)下行收端PBCH信道均衡，信道响应估计出之后，得到信道的频域响应特性，根据响应特性得出每个子载波上的畸变，从而补差该畸变，由信道估计知道传输矩阵H，接收信道Y，由Y＝HX算出发送端信号X；
d)下行收端PBCH采用QPSK调制，本方案中采用软解调方式；
e)PBCH信道解扰：
由CP的配置得到状态偏移量Nc的值，由加扰序列知
Figure RE-FDA0002400497050000021
调用解扰函数得到解扰序列；
f)PBCH信道解码、CRC校验、解速率匹配：
先读出第一、二个交织块的空比特，再读出第三个交织块的空比特，将输入序列按列交叉分别写入第一个子交织器、第二个子交织器、第三个子交织器，对第一个子交织器、第二个子交织器、第三个子交织器实行列交换得到Q1,Q2,Q3。将Q1、Q2、Q3分别按行读出恢复出rate match之前的三路序列；
g)解咬尾卷积编码
程序初始化，定义一个路径度量表、一个幸存路径状态表、一个幸存路径状态序列表，回溯时将最优路径的各个状态存储到此表中，最后判断各码块首末状态是否相同，从而判断是否有译码输出，结束译码；定义一个输出码字常量表，输出码字范围0—7，用于存储j状态在输入比特0时的输出码字，以便计算各状态的分支度量；
度量值更新，分支度量简化，寻找分支度量最小的过程；软比特量化，根据值的范围，解出对应的比特值；蝶形运算，连续的两个状态有相同的转移状态，各状态输入比特0和输入比特1有相反的分支度量，且j状态与j+1状态对称；其中jmod2＝0；比较选择、保存最大累计度量和最优状态；
路径回溯，确定末状态：在对应的列表中查找最大度量值和对应的状态，并将此状态作为回溯首状态，即最优路径的末状态；根据末状态回溯，将末状态存到路径状态序列表对应位置，其值指示为前一时刻的幸存状态的位置，依次向前回溯，取出最优路径的各状态存储到状态序列中；译码输出，回溯完毕后，检查状态序列表中各次迭代的首末状态是否相同，如有相同，则译码输出相应码块的数据，将其作为最终的译码输出数据；若没有相同，但迭代次数达到3次，则译码输出第2个码块的数据；
h)解CRC添加，生成多项式的长度为16，不同的天线端口，用于CRC的掩码不同。当天线端口为1的时候，CRC掩码全为0；当天线端口为2的时候，CRC掩码全为1，当天线端口为4的时候，CRC掩码偶数位为1，奇数位为0；对于收到的比特，后16位bit，解掩码；再用该序列除以PBCH发端的CRC校验生成多项式：gCRC(D)＝[D16+D12+D5+1]，若结果为0，则确认接收，否则出错。
8.如权利要求6所述的一种基于LTE-A PDSCH信道的解调方法，其特征在于，PCFICH信道信号处理包括如下步骤：
a)由于PCFICH映射的资源单元是每个REG的4个RE是连续的，因此找到四个REG的第一个RE的起始位置，再去掉参考信号所占的RE就可以找到映射PCFICH的资源单元；
b)PCFICH采用的是QPSK调制，本方法中采用软解调方式；
c)首先根据Nc长度，给定不同的x1初始序列，再根据Cinit初始序列得到x2序列，最后对接收到的序列进行解扰；
d)把解扰后的比特流跟0、1、2、3对应的16位比特流做比较，将值传输给buffer得到的最大的值就为解码后的正确结果即0、1、2、3。
9.如权利要求6所述的一种基于LTE-A PDSCH信道的解调方法，其特征在于，PHICH信道信号处包括如下步骤：
a)确定PHIICH时频位置
PHICH信道承载HARQ的ACK/NACK信号，多个PHICH映射到相同的一组资源元素上组成PHICH组，其中同一组内的PHICH通过不同的正交序列区分，PHICH资源是由序号对
Figure RE-FDA0002400497050000031
来确定，其中
Figure RE-FDA0002400497050000032
为PHICH组序号，
Figure RE-FDA0002400497050000033
为该组内的正交序列号；
b)对于PHICH，信道估计是为了获取传输矩阵H，以便实现后面的解预编码和层逆映射，移除RS，然后调用信道估计函数；
c)根据高层配置的天线口情况，将各个天线口的符号合并成一个符号块其中y(p)(i)表示天线端口p上的信号，按照不同的天线配置，解层逆映射；
单天线口情况：x0(0)＝y(p)(i)，
传输分集情况：分为双天线与4天线两种，程序里仅含双天线，对应于PHICH，分集技术分为2发2收以及4发2收，检测部分采用SFTB；
d)对BPSK符号进行判决得到相应的信息位；
e)解扰和PHICH的分离过程，与加扰序列和相同的正交序列相乘可检测出每个PHICH。
10.如权利要求6所述的一种基于LTE-A PDSCH信道的解调方法，其特征在于，PDCCH信道信号处包括如下步骤：
a)在解PDCCH资源单元映射之前需要先得到PHICH占用的REG数，然后进行解PDCCH资源单元映射：先找出PCFICH占用的REG的RE的首位置，进而确定4个REG的所有RE，找到PHICH映射的RE，参照协议TS36.211中6.9.3，得到PHICH映射的RE，最后除去RS、PCFICH、PHICH映射占用的RE剩下的即为PDCCH占用的RE，将其对应位置得到的数据乘以增益因子，得到最初传输的数据；
b)PDCCH采用的是QPSK调制，本方法中中采用软解调方式；
c)根据Nc长度，给定不同的x1初始序列，再根据Cinit初始序列得到x2序列，最后对接收到的序列进行解扰；
d)根据不同的带宽配置，得到上下行的RB数，然后根据DCI格式、上下行RB数以及资源分配类型等得到对应DCI格式的长度；
e)解速率匹配，首先解子块交织时，先记录第一行中的null比特的位置，然后将各个数组c1、c2、c3分写按列写入到对应的第一个、第二个、第三个子块交织器中，然后对各个子块交织器中的序列实行列交换分别得到b1、b2、b3，再分别按行读出恢复出进行速率匹配时的三个输入流，即咬尾卷积输出的三个输出流；
f)Viterbi解码，程序初始化；定义一个路径度量表、一个幸存路径状态表和一个幸存路径状态序列表，回溯时将最优路径的各个状态存储到此表中，最后判断各码块首末状态是否相同，从而判断是否有译码输出，结束译码；定义一个输出码字常量表，输出码字范围0—7，用于存储j状态在输入比特0时的输出码字，以便计算各状态的分支度量；
g)度量值更新，分支度量简化，寻找分支度量最小的过程；软比特量化，根据值的范围，解出对应的比特值；蝶形运算，连续的两个状态有相同的转移状态，各状态输入比特0和输入比特1有相反的分支度量，且j状态与j+1状态对称；比较选择、保存最大累计度量和最优状态；
h)路径回溯：确定末状态，在对应的列表中查找最大度量值和对应的状态，并将此状态作为回溯首状态，即最优路径的末状态；根据末状态回溯，将末状态存到路径状态序列表对应位置，其值指示为前一时刻的幸存状态的位置，依次向前回溯，取出最优路径的各状态存储到状态序列中；3、译码输出，回溯完毕后，检查状态序列表中各次迭代的首末状态是否相同，如有相同，则译码输出相应码块的数据，将其作为最终的译码输出数据；若没有相同，但迭代次数达到3次，则译码输出第2个码块的数据；
i)解CRCattachment，根据UE端口得到AS掩码，根据天线端口选择配置，决定是否采用AS掩码进行解CRC；
g)CRC校验，用接收到的数据除以CRC生成多项式序列，如果余数为0，则表示传输过程没有错误，若余数不为0，则在传输过程中存在错误；
k)根据不同的DCI格式、资源分配类型获取对应位的信息。
11.如权利要求6所述的一种基于LTE-A PDSCH信道的解调方法，其特征在于，PDSCH信道信号处理包括如下步骤：
a)逆映射过程为根据映射的方式，将各个时频资源上的数据抽取分离出来，并组成相应的天线序列，分别讨论有无PSS、SSS、RS、PBCH时资源粒子的逆映射的过程；
b)由发射端和接收端天线个数，求出信道脉冲响应矩阵H，先抽取出相应的参考信号做信道估计，估计出参考信号所在的子信道的传输矩阵H，再通过线性插值的方法得到没有参考信号的子信道的传输矩阵H；
c)信道响应估计出之后，得到信道的频域响应特性，根据这个响应特性得到每个子载波上的畸变，从而补差这个畸变，由信道估计知道传输矩阵H，接收信道Y，由Y＝HX算出发送端信号X；
d)数据解调采用软解调；
e)与加扰相同的伪随机序列与经过信道传输后的序列直接进行模2加就可以恢复出加扰之前的序列；
f)解速率匹配
bit填充，把被裁减的冗余比特位置上添0，得到完整的译码输入比特组；
bit分离，把译码输入比特组分为3组；
子块解交织，把得到的3组bit分别做子块解交织，得到三组译码输入比特组；
UE端根据DCI中的参数，确定MAC层配置下来传输块的长度，CRC长为24，turbo编码后每路需要添加4个尾比特，因此信道编码后每路数据的长度为传输块的长度加上28个比特；
g)解卷积码当turbo_float是0时，采用logmap算法进行解卷积码；当turbo_float是1时，用线性slogmap解卷积码；当turbo_float是2时用maxlogmap算法进行解卷积码；
h)解CRC级联，解扰处理完成后的码流分成多个码块，生成多项式的长度为24。
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