CN111245562B - 一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线通信技术领域，具体为一种窄带物联网NB‑IoT的窄带广播信道增强合并方法，包括以下步骤：S1：获取NPBCH信号并处理，得到软比特；S2：按照固定的载荷改变规则对若干个周期内的软比特进行合并累加和译码；S3：判断是否有校验通过的候选，若是则结束，若否则返回S1；S2包括：S201：判断当前子帧是否为本周期第一个处理的子帧，若是，则执行S202，若否，则执行S203；S202：根据不同比特图样将当前候选的软比特翻转；S203：将软比特进行累加合并；S204：对软比特进行维特比译码和CRC校验。本发明提供的一种窄带物联网NB‑IoT的窄带广播信道增强合并方法，可以对不同周期内的NPBCH信号进行合并，提高检测性能，降低解调信噪比要求。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体为一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法。
背景技术
窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道NPBCH承载了主同步信号，包含系统最重要的一些信息，如系统帧号的高4位、超帧号的低2位、SIB1-NB调度信息、部署模式等。
NPBCH在每个无线帧的子帧0上发送，每640毫秒为一个周期，每个周期内载荷数据不变，因此，在接收时可以直接合并。
NB-IoT系统的工作环境比LTE系统恶劣，需要在低信噪比下接收，这就对NPBCH信号的解调有了更高的要求。
发明内容
本发明提供了一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法，可以提高检测性能，降低NPBCH信号的解调信噪比要求。
为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法，包括以下步骤：
S1：获取NPBCH信号并处理，得到软比特；
S2：按照固定的载荷改变规则对若干个周期内的软比特进行合并累加和译码；
S3：判断译码结果是否满足预设条件，若是则结束，若否则返回S1；
所述S2包括：
S201：判断当前子帧是否为本周期第一个处理的子帧，若是，则执行S202，若否，则执行S203；
S202：根据不同比特图样将当前候选的软比特翻转；
S203：将软比特进行累加合并；
S204：对软比特进行维特比译码和CRC校验。
NPBCH信号承载的信息中，大部分信息基本不会变化，只有帧号/超帧号会随着时间的变化而变化。因此，可以通过固定的载荷改变规则来对不同周期内的NPBCH信号进行合并，以提高检测性能，使得在接收窄带广播信道的过程中，不只局限于载荷不变的一个周期内的累加。在载荷变化的连续多个周期内进行累加合并，增加NPBCH信号的接收概率。由于NB-IoT小区工作点一般都比较低，本方法可以降低NPBCH信号的解调信噪比要求，使得NB-IoT接收机可以在信道环境恶劣的情况下依然可以获得MIB信息。
进一步，所述S1包括：
S101：在每个无线帧的子帧0对窄带广播信道NPBCH信号进行处理，根据窄带参考信号进行信道估计，对NPBCH子帧的数据部分进行均衡和比特级解扰，得到软比特。
通过均衡处理和比特级解扰，得到软比特。
进一步，所述S202包括：
S2021：判断软比特对应的NPBCH信号是否在奇数周期或者第零周期，若是，则执行S2022，若否，则执行S2023；
S2022：清空软比特存储器；当前候选的软比特存储块个数置为1；然后执行S203；
S2023：根据不同比特图样将当前候选的软比特翻转，当前候选的软比特存储块个数等于比特图样的个数，然后执行S203。
进一步，还包括：
S0：确定时间候选的个数及对应的时间候选；
S2中，分别以各个时间候选为当前时间候选执行S201至S206；所述S201中以当前候选为时间轴，首次出现的640毫秒边界之前的处理均属于第零周期；首次出现640毫秒边界之后，以640毫秒为一个周期；以首个640毫秒边界的子帧开始的640毫秒的处理属于第一周期。
在未得到640毫秒边界的情况下，需要对640毫秒边界进行预估，以针对每种可能都进行处理。
进一步，所述S0包括：
S001：判断当前是否已经确定当前小区的640毫秒边界，若是，则时间候选的个数为1；若否，则时间候选个数为8。
NSSS已经把80毫秒边界确定了下来，因此640毫秒边界的可能性有8种，共有8个时间候选。
进一步，当所述时间候选个数为8时，时间候选的边界等差分布，相邻的时间候选的640毫秒边界差距为80毫秒，每个时间候选的640毫秒边界和通过NSSS信号确定的80毫秒边界重合。每80毫秒一个时间候选，确保把所有可能全部计算在内。
进一步，所述S2中比特图样生成规则为：其他比特不变，通过CRC和卷积码对无线帧号的高四位和超帧号的低两位的变化规则进行处理，得到比特图样。
进一步，所述S2中共有六种比特图样，S2023中分别按照六种比特图样进行翻转；S203中将当前子帧的软比特信息分别累加当前候选的所有软比特存储块中；所述的每个存储块存储某个时间候选和某个比特图样的软比特合并信息，能够单独进行译码和校验。
NPBCH承载的信息中，其他比特不变，无线帧号的高四位和超帧号的低两位在不同周期之间只有六种变化规则，将所有变化规则对应的比特，经过CRC和卷积码之后即可得到六种比特图样。
进一步，所述S204包括：
S2041：判断软比特对应的NPBCH信号是否在奇数周期或者第零周期，若是，则执行S2042；若否，则执行S2043；
S2042：判断CRC校验结果是否正确，若是，则校验通过，若否，则校验不通过；
S2043：判断CRC校验结果是否正确以及译码结果和对应的比特图样的变化规则是否匹配，若二者均为是，则校验通过，否则，则校验不通过。
如果在第一周期，软比特无需经过翻转，CRC正确即可；否则，每个软比特都有六种翻转的比特图样，因此需要和对应的图样的变化规则匹配才认为是正确的比特图样。
进一步，所述S2043中，匹配与否按照以下规则判断：将译码得到的无线帧号的高四位比特和超帧号的低两位比特组成的六位比特数据，将该数据和其减一之后的数据异或，判断得到的结果是否等于特定值，若是，则判定为匹配，若不是，则判定为不匹配。
附图说明
图1为本发明中一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法实施例中的流程图；
图2为本发明中一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法实施例中NPBCH信号生成流程图；
图3为本发明中一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法实施例中NPBCH信号的时频资源图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
如图2所示，NB-IoT系统的主信息块（MIB-NB）为34比特。在基站发送端经过加CRC变为50比特，经过卷积码编码变为150比特，在经过速率匹配变为1600比特，平均分为8个子块。从64个系统帧的边界开始映射，每个子块映射到连续8个系统帧的子帧0。即同一子块映射的连续8个系统帧的数据相同。
如图3所示，根据小区ID确定了LTE参考信号和NB-IoT参考信号的位置之后，NPBCH信号在除了前3个符号之外的RE发送，共计占用100个RE位置。每个RE位置是一个QPSK符号，占用2比特。
如图1所示，本实施例的一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法，包括以下步骤：
S0：确定时间候选的个数及对应的时间候选；
S1：获取NPBCH信号并处理，得到软比特。
S2：按照固定的载荷改变规则对若干个周期内的软比特进行合并累加和译码。
S3：判断译码结果是否满足预设条件，若是则结束，若否则返回S1。
具体的，本实施例中，在S0中，首先判断是否为初始搜网，即判断当前是否已经确定当前小区的640毫秒边界，若是，则时间候选的个数为1；若否，则时间候选个数为8。时间候选的边界等差分布，相邻的时间候选的边界差距为80毫秒，时间候选的640毫秒边界和NSSS确定的80毫秒边界重合。以每个候选不超过待合并子帧的最近的640毫秒起始位置和待合并子帧之间的无线帧数作为周期内索引。本实施例中当前时间候选首次出现的640毫秒边界为第一周期的起始位置，第二个640毫秒边界作为第二周期的起始位置，本实施例中，预设条件为是否有校验通过的候选。
S1中，在每个无线帧的子帧0对窄带广播信道NPBCH信号进行处理，根据窄带参考信号进行信道估计，对NPBCH信号部分进行均衡和比特级解扰，得到软比特。
S2具体包括：
S201：判断当前子帧是否为本周期第一个处理的子帧，若是，则直接执行S202，若否，则执行S203；
S202：根据比特图样将软比特翻转，然后执行S203；
S203：根据当前子帧的周期内索引，确定当前子帧包含的软比特在全部软比特内的位置，并与存储的软比特进行累加；
S204：对软比特进行维特比译码和CRC校验。
所述S202包括：
S2021：判断软比特对应的NPBCH信号是否在奇数周期或者第零周期，若是，则执行S2022，若否，则执行S2023；
S2022：清空软比特存储器；当前候选的软比特存储块个数置为1；然后执行S203；
S2023：根据不同比特图样将当前候选的软比特翻转，当前候选的软比特存储块个数等于比特图样的个数，然后执行S203。
S2中，分别以各个时间候选为当前时间候选执行S201至S203；
S2中比特图样生成规则为：其他比特不变，通过CRC和卷积码对无线帧号的高四位和超帧号的低两位的变化规则进行处理，得到比特图样。共有六种比特图样，S202中分别按照六种比特图样进行翻转；S203中按照六种翻转的结果分别进行软比特的累加。
本实施例中，采用的比特图样为：
1：24440041829841814C10A8A412348300086804
2：274130D3821A60D0043421201A2453080801A0
3：23011400860029514414A182024052042A6902
4：25480000A00048C2481420069A6051052A2006
5：214D1051240B40034D006124D21043642A6196
6：02450643060B68810990A182D810C045302016
每个比特图样共计150比特，用16进制表示，最右侧比特为LSB，该比特图样适用于速率匹配中交织之后的数据。如果内存中数据排放为其他顺序，则需要做相应修改。
S204包括：
S2041：判断软比特对应的NPBCH信号是否在奇数周期或者第零周期，若是，则执行S2042；若否，则执行S2043；
S2042：判断CRC结果是否正确，若是，则校验通过，若否，则校验不通过；
S2043：判断CRC校验结果是否正确以及译码结果和对应的比特图样的变化规则是否匹配，若二者均为是，则校验通过，否则，则校验不通过。具体的，匹配与否按照以下规则判断：将译码得到的无线帧号的高四位比特和超帧号的低两位比特组成的六位比特数据，将该数据和其减一之后的数据异或，判断得到的结果是否等于特定值，若是，则判定为匹配，若不是，则判定为不匹配。本实施例中对应上述的比特图样的特定值依次为：
1：000001
2：000011
3：000111
4：001111
5：011111
6：111111
以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：获取NPBCH信号并处理，得到软比特；
S2：按照固定的载荷改变规则对若干个周期内的软比特进行合并累加和译码；
S3：判断译码结果是否满足预设条件，若是则结束，若否则返回S1；
所述S2包括：
S201：判断当前子帧是否为本周期第一个处理的子帧，若是，则执行S202，若否，则执行S203；
S202：根据不同比特图样将当前候选的软比特翻转；
S203：将软比特进行累加合并；
S204：对软比特进行维特比译码和CRC校验；
还包括：
S0：确定时间候选的个数及对应的时间候选；
S2中，分别以各个时间候选为当前时间候选执行S201至S204；所述S201中以当前候选为时间轴，首次出现的640毫秒边界之前的处理均属于第零周期；首次出现640毫秒边界之后，以640毫秒为一个周期；以首个640毫秒边界的子帧开始的640毫秒的处理属于第一周期；
所述S0包括：
S001：判断当前是否已经确定当前小区的640毫秒边界，若是，则时间候选的个数为1；若否，则时间候选个数为8。
2.根据权利要求1所述的一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法，其特征在于：所述S1包括：
S101：在每个无线帧的子帧0对窄带广播信道NPBCH信号进行处理，根据窄带参考信号进行信道估计，对NPBCH子帧的数据部分进行均衡和比特级解扰，得到软比特。
3.根据权利要求1所述的一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法，其特征在于：所述S202包括：
S2021：判断软比特对应的NPBCH信号是否在奇数周期或者第零周期，若是，则执行S2022，若否，则执行S2023；
S2022：清空软比特存储器；当前候选的软比特存储块个数置为1；然后执行S203；
S2023：根据不同比特图样将当前候选的软比特翻转，当前候选的软比特存储块个数等于比特图样的个数，然后执行S203。
4.根据权利要求3所述的一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法，其特征在于：当所述时间候选的个数为8时，时间候选的边界等差分布，相邻的时间候选的640毫秒边界差距为80毫秒，每个时间候选的640毫秒边界和通过NSSS信号确定的80毫秒边界重合。
5.根据权利要求3所述的一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法，其特征在于：所述S2中比特图样生成规则为：其他比特不变，通过CRC和卷积码对无线帧号的高四位和超帧号的低两位的变化规则进行处理，得到比特图样。
6.根据权利要求3所述的一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法，其特征在于：所述S2中共有六种比特图样，S2023中分别按照六种比特图样进行翻转；S203中将当前子帧的软比特信息分别累加当前候选的所有软比特存储块中；每个所述的软比特存储块，存储某个时间候选和某个比特图样的软比特合并信息，能够单独进行译码和校验。
7.根据权利要求3所述的一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法，其特征在于：所述S204包括：
S2041：判断软比特对应的NPBCH信号是否在奇数周期或者第零周期，若是，则执行S2042；若否，则执行S2043；
S2042：判断CRC校验结果是否正确，若是，则校验通过，若否，则校验不通过；
S2043：判断CRC校验结果是否正确以及译码结果和对应的比特图样的变化规则是否匹配，若二者均为是，则校验通过，否则，则校验不通过。
8.根据权利要求7所述的一种窄带物联网NB-IoT的窄带广播信道增强合并方法，其特征在于：所述S2043中，匹配与否按照以下规则判断：将译码得到的无线帧号的高四位比特和超帧号的低两位比特组成的六位比特数据，将该数据和其减一之后的数据异或，判断得到的结果是否等于特定值，若是，则判定为匹配，若不是，则判定为不匹配。
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