CN111934826A - 一种lte或lte-m跨周期合并接收pbch的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种LTE或LTE‑M跨周期合并接收PBCH的方法及系统。根据终端设备当前所处的系统状态确定小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数。终端设备在每个无线帧的PBCH子帧对PBCH信号接收。根据不同的天线端口数候选和不同的时间候选，对接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配，得到一组重组后的软比特。根据PBCH的载荷在相邻PBCH发送周期中的变化规律，对当前获得的重组后的软比特进行翻转及合并处理。对合并后的软比特进行维特比译码和CRC校验。根据维特比译码和CRC校验结果判断是否满足结束条件，若是则结束PBCH接收；若否，则根据当前所处条件返回至步骤S20或步骤S30或步骤S50。本申请对相邻两个PBCH发送周期内的PBCH接收信号进行软比特合并，提高检测性能。
Description
技术领域
本申请涉及一种移动通讯技术，特别是涉及一种LTE或LTE-M的PBCH接收方法。
背景技术
LTE（Long Term Evolution，长期演进技术）为第四代移动通信技术。LTE-M（LTE-MTC；其中MTC表示Machine Type Communication，机器类型通信）为基于蜂窝网络（cellular network）的物联网（IoT，Internet of Things）通讯技术，包括LTE CAT-M1和LTE CAT-M2等。
LTE或LTE-M的PBCH（physical broadcast channel，物理广播信道）承载了系统中最重要的一些信息，如3比特（bit，也称位）的系统带宽、3比特的PHICH（physical hybridARQ indicator channel，物理混合自动重传指示信道）配置、系统帧号的高8位。这些参数信息跟保留域的比特信息最终组成了24比特的PBCH的载荷（payload）信息。24比特的载荷信息附加上对应的16比特的CRC（cyclic redundancy check，循环冗余校验）校验比特，构成40比特信息；然后经过信道的卷积编码、速率匹配（rate matching）、加扰（scrambling）、调制、层映射与预编码（Layer Mapping/Precoding）、资源元素映射（Resource ElementMapping，也称资源粒子映射）等操作从而将数据流映射到PBCH的物理资源上。
以LTE系统为例，3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作合伙计划）协议规定，PBCH在每个无线帧的子帧0上发送，以40ms为一个周期，每个周期内多次发送的PBCH所承载的数据内容不变。因此，在接收PBCH时可以将一个40ms周期内多次接收的数据分别进行均衡解扰和解速率匹配，从而可以获得多个软比特数据。这些软比特数据由于对应的载荷没有发生变化，可以直接进行软合并。然后利用软合并后的数据再完成维特比（Viterbi）译码和CRC校验。如果在一个40ms周期内没有能够成功解码PBCH，正常情况下跨周期的软比特信息由于对应载荷中系统帧号的高8位随着时间变化而发生变化，进而对应的CRC校验位也相应变化，导致跨40ms周期的软比特信息无法进行软合并，一般只能丢弃前40ms周期的软比特，重新开始在新的40ms周期内的全新的PBCH解码。
在LTE的实际使用过程中，终端设备（UE，user equipment，也称用户设备）可能工作在基站附近的高信噪比区域，也可能工作在小区边缘的低信噪比区域，另外还可能受到干扰而导致信噪比进一步降低，这些场景都对终端设备的PBCH接收能力提出了更高的要求。研究表明，LTE或LTE-M的PBCH所承载的信息中，除了系统帧号会随着时间的变化而变化，其他参数信息保持不变。因此，可以通过PBCH载荷中的变化规律来对相邻40ms周期内的PBCH信号进行跨周期合并，提高PBCH在弱信噪比环境下的接收能力。
LTE或LTE-M终端设备在开机后首先利用PSS（Primary Synchronization Signal，主同步信号）和SSS（Secondary Synchronization Signal，辅同步信号）完成小区的搜索过程，从而获得小区ID（Cell ID）和10ms的无线帧所对应的帧定时。在此基础上，终端设备需要进一步接收承载系统广播信息的PBCH信道。在接收PBCH的过程中，终端设备需要根据不同的天线端口数候选对接收的PBCH信号采用不同的均衡方法，同时根据时间候选对加扰在PBCH比特流上的加扰信息进行盲检，这样最终在译码成功时同时获得小区特定的天线端口数和系统的40ms定时信息。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是提供一种LTE或LTE-M跨40ms周期合并接收PBCH的方法。
为解决上述技术问题，本申请提出了一种LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法，包括如下步骤。步骤S10：根据终端设备当前所处的系统状态确定小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数。步骤S20：终端设备在每个无线帧的PBCH子帧对PBCH信号进行接收。步骤S30：根据不同的天线端口数候选和不同的时间候选，对接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配，得到当前接收时间窗口的一组重组后的软比特。步骤S40：根据PBCH的载荷在相邻PBCH发送周期中的变化规律，对当前获得的重组后的软比特进行翻转及合并处理。步骤S50：对合并后的软比特进行维特比译码和CRC校验。步骤S60：根据维特比译码和CRC校验结果判断是否满足结束条件，若是则结束PBCH接收；若否，则根据当前所处条件返回至步骤S20或步骤S30或步骤S50。上述方法通过固定的PBCH载荷变化规律来对相邻两个PBCH发送周期内的PBCH接收信号进行软比特合并，提高检测性能，使得LTE或LTE-M接收机可以在信道恶劣条件下正确获取网络广播的系统信息。
进一步地，所述步骤S10中，当前所处的系统状态分为以下三种情况。情况一：如果终端设备当前处于开机之后的初始搜网状态，小区天线端口数盲检个数为3，天线端口数候选为1或2或4；时间候选盲检个数为4，时间候选为0或1或2或3。情况二：如果终端设备是从一个小区切换到另外一个小区，或者是从无信号区域返回到有信号区域，小区天线端口数盲检个数为1；时间候选盲检个数为4，时间候选为0或1或2或3。情况三：如果终端设备收到基站指示，当前小区的系统信息发生了变化，需要重新获取主消息块MIB，小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数均为1。这是对步骤S10的详细说明。
进一步地，所述步骤S30进一步包括如下步骤。步骤S31：根据天线端口数候选对接收的PBCH信号进行信道估计并进行相应的均衡。如果天线端口数盲检个数为3，接收机分别按照天线端口数候选为1、天线端口数候选为2、天线端口数候选为4的参考信号映射方式进行信道估计，保存三种可能的信道估计结果；然后基于PBCH接收信号分别利用这三种可能的信道估计结果进行均衡。如果天线端口数盲检个数为1，接收机只用已知的天线端口数对应的参考信号进行信道估计并进行相应的均衡。步骤S32：根据时间候选对均衡后的PBCH信号进行解扰；对当前时间用不同的时间候选去解扰，从而获得不同时间候选下的软比特。如果时间候选盲检个数为4，则对所有的时间候选进行比特级解扰。如果时间候选盲检个数为1，则只用已知的时间候选进行比特级解扰。步骤S33：对解扰后的软比特进行解速率匹配，得到重组后的软比特；在每一种天线端口数候选以及每一种时间候选下进行均衡、解扰和解速率匹配后，得到的一组重组后的软比特是一组120个有固定顺序的软比特数据。这是对步骤S30的详细说明。
进一步地，所述步骤S40中，PBCH的载荷在相邻PBCH发送周期中的变化规律是指：第N+1个PBCH的发送周期内的系统帧号的高8位与第N个PBCH的发送周期内的系统帧号的高8位之间存在加1的关系。
进一步地，所述步骤S40进一步包括如下步骤。步骤S41：判断在某一种天线端口数候选以及某一种时间候选下获得的一组重组后的软比特是否为当前天线端口数候选以及当前时间候选下在PBCH接收的第零个或者第一个周期接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配获得的；所述PBCH接收的第一个周期是指当前时间候选下的第一个完整的40ms的PBCH信号接收周期；在PBCH接收的第一个周期之前的都是当前时间候选下的PBCH接收的第零个周期。如果是，进入步骤S42。否则进入步骤S44。步骤S42：判断当前获得的一组重组后的软比特是否为当前时间候选下第一次接收的PBCH信号、或者是当前时间候选下在PBCH接收的第一个周期内第一次接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配获得的。如果是，进入步骤S43。否则将当前获得的一组重组后的软比特与对应的天线端口数候选和时间候选的存储空间中的历史软比特进行合并，并重新保存到该存储空间中。步骤S43：将对应的天线端口数候选下当前时间候选对应的存储空间中的历史软比特清零，然后将当前获得的一组重组后的软比特保存到该存储空间中。步骤S44：将当前获得的一组重组后的软比特根据M种不同的翻转图样进行翻转，获得M组经过翻转后的软比特，然后将M组翻转后的软比特分别与对应的天线端口数候选和时间候选的存储空间中的M组历史软比特进行合并，得到M组合并后的软比特并重新保存到对应的存储空间中，每组翻转后的软比特都是120个有着固定顺序的软比特数据。这是对步骤S40的详细说明。
进一步地，所述步骤S44中，对于相邻的两个PBCH接收周期内的软比特合并，有两种处理方法；一种是拿N周期的软比特经过翻转图样翻转，然后跟N+1周期的软比特合并；另一种是N+1周期的软比特经过翻转图样翻转，然后跟N周期的软比特合并。
进一步地，所述步骤S44中，所述翻转为：将当前获得的一组120个有着固定顺序的软比特数据与每一种120比特长度的翻转图样进行比较，如果该翻转图样的某一位为二进制数1，则将这一组120个有着固定顺序的软比特数据中的对应位置的软比特数据的值符号取反；如果翻转图样的某一位为二进制数0，则将这一组120个有着固定顺序的软比特数据中的对应位置的软比特数据的值保持不变。
进一步地，根据PBCH的载荷在相邻PBCH发送周期中的变化规律预先生成M种比特图样，将比特图样映射到PBCH载荷的对应位置，其余比特位置0，得到映射后的比特图样；然后通过CRC编码和卷积编码对映射后的比特图样进行处理，预先得到M种翻转图样。所述比特图样的生成方式为：将当前PBCH信号接收周期的PBCH载荷中的系统帧号的高8位数据的所有可能取值与下一个PBCH信号接收周期的PBCH载荷中的系统帧号的高8位数据的取值进行异或运算，得到8种比特图样，每种比特图样的长度为8比特。所述映射后的比特图样是指：PBCH的载荷有24比特，其中有8比特表示时间；将8比特的比特图样替换PBCH载荷中的表示时间的8比特的位置的原数据，其他比特都填为0。所述翻转图样是用24比特的映射后的比特图样先附上CRC校验位，再进行卷积编码，得到120比特的翻转图样；翻转图样与比特图样之间存在一一对应的关系。这是对翻转图样的形式方式的详细说明。
进一步地，所述步骤S60进一步包括如下步骤。步骤S61：判断步骤S50中所述合并后的软比特是从步骤S42或步骤S43获得的，还是从步骤S44获得的。如果是步骤S42或步骤S43获得的，进入步骤S62。如果是从步骤S44获得的，进入步骤S63。步骤S62：判断CRC校验结果是否正确。如果是，则PBCH译码成功，PBCH接收流程结束。如果否，进入步骤S64。步骤S63：判断CRC校验结果是否正确、且译码后获得的PBCH的载荷内容是否满足的翻转图样的变化规律；所述翻转图样的变化规律是指：在CRC校验成功后，从PBCH载荷内容相应位置获得LTE或LTE-M的系统帧号的高8位，记为A；B＝Mod(A＋1，256)，其中Mod表示取模运算；将A和B相异或，若异或结果等于步骤S44中翻转图样对应的比特图样，则判为满足翻转图样的变化规律；否则为不满足翻转图样的变化规律。如果均为是，则PBCH译码成功，PBCH接收流程结束。如果任一项为否，进入步骤S64。步骤S64：判断步骤S50中所述合并后的软比特是否都已经完成维特比译码和CRC校验。如果是，进入步骤S65。如果否，返回步骤S50进行其他合并后的软比特的维特比译码和CRC校验。步骤S65：判断当前接收的PBCH信号是否都已经完成维特比译码和CRC校验。如果是，返回步骤S20开始下一个PBCH时间窗口的信号接收。如果否，返回步骤S30进行其他天线端口数候选和/或其他时间候选下接收PBCH信号的均衡、解扰和解速率匹配。这是对步骤S60的详细说明。
本申请还提出了一种LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的系统，包括盲检数确定单元、接收单元、处理单元、翻转合并单元、译码校验单元和判断单元。所述盲检数确定单元用来根据终端设备当前所处的系统状态确定小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数。所述接收单元用来在每个无线帧的PBCH子帧对PBCH信号进行接收。所述处理单元用来根据不同的天线端口数候选和不同的时间候选，对接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配，得到当前接收时间窗口的一组重组后的软比特。所述翻转合并单元用来根据PBCH的载荷在相邻PBCH发送周期中的变化规律，对当前获得的重组后的软比特进行翻转及合并处理。所述译码校验单元用来对合并后的软比特进行维特比译码和CRC校验。所述判断单元用来根据维特比译码和CRC校验结果判断是否满足结束条件，若是则结束PBCH接收；若否，则根据当前所处条件返回至接收单元或处理单元或译码校验单元。
本申请取得的技术效果是在接收LTE或LTE-M的PBCH的过程中，利用相邻40ms的PBCH信号发送周期内PBCH载荷内容的变化规律，将软比特经过处理后进行合并，获得额外的合并增益，保证终端设备在信道环境恶劣的情况下正常工作。
附图说明
图1是本申请提出的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法的流程图。
图2是步骤S30的一种实现方法的流程图。
图3是步骤S40的一种实现方法的流程图。
图4是LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的时序示意图。
图5是步骤S60的一种实现方法的流程图。
图6是本申请提出的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的系统的结构示意图。
图中附图标记说明：10为盲检数确定单元、20为接收单元、30为处理单元、40为翻转合并单元、50为译码校验单元、60为判断单元。
具体实施方式
请参阅图1，本申请提出的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法包括如下步骤。
步骤S10：根据终端设备当前所处的系统状态确定小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数。小区天线端口数盲检个数确定后，也就确定了相应的天线端口数候选。例如，小区天线端口数盲检个数为3，天线端口数候选为1或2或4。时间候选盲检个数确定后，也就确定了相应的时间候选。例如，时间候选盲检个数为4，时间候选为0或1或2或3。小区天线端口数盲检个数决定了当前接收信号的均衡次数，小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数共同决定了解扰次数。
步骤S20：终端设备在每个无线帧的PBCH子帧对PBCH信号进行接收。
按照3GPP协议规定，LTE或LTE-M的基站在一个无线帧的子帧0发送PBCH信号，子帧0就称为PBCH子帧。无线终端设备在完成小区搜索之后获得了小区的10ms的无线帧所对应的帧定时，在此基础上按照3GPP规定的PBCH子帧的时间窗口位置打开射频模块接收空口（air interface，也称空中接口）中的PBCH信号。
步骤S30：根据不同的天线端口数候选和不同的时间候选，对接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配，得到当前接收时间窗口（即当前无线帧的PBCH子帧位置）的一组重组后的软比特。
假定小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数分别为1和4，此时就按照已知的天线端口数候选去尝试均衡，然后再按照4个时间候选去尝试解扰。
假定小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数分别为3和4，此时分别按照1个天线端口数、2个天线端口数和4个天线端口数分别去尝试均衡，然后再按照4个时间候选去尝试解扰。
步骤S40：根据PBCH的载荷在相邻PBCH发送周期中的变化规律，对当前获得的重组后的软比特进行翻转及合并处理。在本文件中，PBCH发送周期与PBCH接收周期具有相同含义，均为40ms。
步骤S50：对合并后的软比特进行维特比译码和CRC校验。
步骤S60：根据维特比译码和CRC校验结果判断是否满足结束条件，若是则结束PBCH接收，给出对应的结果。若否，则根据当前所处条件返回至前面的步骤S20或步骤S30或步骤S50。
所述步骤S10中，当前所处的系统状态分为以下三种情况。
情况一：如果终端设备当前处于开机之后的初始搜网状态，终端设备首先在某一个频点上利用PSS和SSS获取小区ID和10ms的无线帧所对应的帧定时，在此基础上再去接收承载小区系统信息的MIB（Master Information Block，主消息块）的PBCH，由于此时终端设备没有小区的先验信息，小区天线端口数盲检个数为3，天线端口数候选（即可能的小区特定的天线端口数）为1或2或4，即发送可能是1个天线端口，可能2个天线端口，也可能是4个天线端口；时间候选盲检个数为4，即时间候选可能为0或1或2或3，小区时间的40ms周期边界需要通过盲检获得。
情况二：如果终端设备是从一个小区切换到另外一个小区，或者是从无信号区域返回到有信号区域，小区的天线端口数是已知的，只是时间信息未知，则小区天线端口数盲检个数为1，时间候选盲检个数为4，即时间候选可能为0或1或2或3。
情况三：如果终端设备收到基站指示，当前小区的系统信息发生了变化，需要重新获取MIB信息，此时的小区天线端口数和时间均已知，小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数均为1。
以上三种情况中所说的时间候选为0或1或2或3具体为当前时间候选下系统帧号的低2比特的取值换算为十进制数。
请参阅图2，所述步骤S30进一步包括如下步骤。
步骤S31：根据天线端口数候选对接收的PBCH信号进行信道估计并进行相应的均衡。
如果天线端口数盲检个数为3，接收机分别按照天线端口数候选为1、天线端口数候选为2、天线端口数候选为4的参考信号映射方式进行信道估计，保存三种可能的信道估计结果。然后基于PBCH接收信号分别利用这三种可能的信道估计结果进行均衡。如果天线端口数盲检个数为1，接收机只需要利用已知的天线端口数对应的参考信号进行信道估计并进行相应的均衡。
步骤S32：根据时间候选对均衡后的PBCH信号进行解扰。对当前时间会用不同的时间候选去解扰，从而获得不同时间候选下的软比特。
如果时间候选盲检个数为4，则需要对所有的时间候选进行比特级解扰。如果时间候选盲检个数为1，则只需利用已知的时间候选进行比特级解扰。
步骤S33：对解扰后的软比特进行解速率匹配，得到重组后的软比特。在每一种天线端口数候选以及每一种时间候选下进行均衡、解扰和解速率匹配后，得到的一组重组后的软比特是一组120个有固定顺序的软比特数据。
请参阅图3，所述步骤S40进一步包括如下步骤。
步骤S41：判断在某一种天线端口数候选以及某一种时间候选下获得的一组重组后的软比特是否为当前天线端口数候选以及当前时间候选下在PBCH接收的第零个或者第一个周期接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配获得的。如果是，进入步骤S42；否则进入步骤S44。PBCH接收的第一个周期是指当前时间候选下的第一个完整的40ms的PBCH信号接收周期。在PBCH接收的第一个周期之前的都是当前时间候选下的PBCH接收的第零个周期。
请参阅图4，每个小格子在横坐标的位置表示一个10ms的无线帧的PBCH子帧的接收时间，每个小格子在纵坐标的位置表示针对某个天线端口数候选所对应的不同的时间候选。因此一个小格子的完整含义就是针对某个天线端口数候选所对应的某个时间候选在某个接收时间窗口（10ms的无线帧）内所接收的PBCH信号。在接收PBCH时，UE已经知道10ms的无线帧边界，但不知道40ms的PBCH信号发送周期的边界。40ms的时间范围内一共有4个10ms的无线帧。具体到某一个10ms的无线帧，其对应的究竟是40ms的PBCH信号发送周期内的第一次、第二次、第三次还是第四次接收PBCH信号，这是通过盲搜来解决的。在每一种时间候选下对这4个10ms的无线帧进行编号，因此每一行中小格子内的数字0、1、2、3分别表示某一个时间候选在不同无线帧的PBCH子帧的接收时间所对应的帧号的低2比特的值。每一行中编号为0、1、2、3的连续四个小格子就表示在该时间候选下的PBCH接收的一个40ms周期。每一行中首次出现的编号为0的小格子的左边界就是针对某个天线端口数候选所对应的某个时间候选对应的首次出现的40ms周期的左边界。首次出现的40ms周期的左边界之前的所有小格子都属于PBCH接收的第零个周期，在图4中以菱形填充的小格子表示。首次出现的40ms周期的左边界之后的编号为0、1、2、3的首次出现的连续四个小格子就表示PBCH接收的第一个周期，在图4中以左斜线填充的小格子表示；首次出现的40ms周期的左边界之后的编号为0、1、2、3的第二次出现的连续四个小格子就表示PBCH接收的第二个周期，在图4中以右斜线填充的小格子表示；后续周期计数以此类推。本申请的创新之处就在于针对某个天线端口数候选所对应的某个时间候选将PBCH接收的第一个周期与PBCH接收的第二个周期内所接收的PBCH信号进行合并处理，在图4中就是将以左斜线填充的小格子与以右斜线填充的小格子进行合并处理。
步骤S42：判断当前获得的一组重组后的软比特是否为当前时间候选下第一次接收的PBCH信号（对应于图4中第一列的小格子）进行均衡、解扰、解速率匹配获得的、或者是当前时间候选下在PBCH接收的第一个周期内第一次接收的PBCH信号（对应于图4中每一行首次出现的编号为0的小格子）进行均衡、解扰、解速率匹配获得的。如果是，进入步骤S43；否则将当前获得的一组重组后的软比特与对应的天线端口数候选和时间候选的存储空间中的历史软比特进行合并，并重新保存到该存储空间中以覆盖历史数据；这是合并后的软比特的第一种来源。
步骤S43：将对应的天线端口数候选下当前时间候选对应的存储空间中的历史软比特清零，然后将当前获得的一组重组后的软比特保存到该存储空间中；这是合并后的软比特的第二种来源。
步骤S44：将当前获得的一组重组后的软比特根据M种不同的翻转图样进行翻转，获得M组经过翻转后的软比特，然后将M组翻转后的软比特分别与对应的天线端口数候选和时间候选的存储空间中的M组历史软比特进行合并，得到M组合并后的软比特并保存到对应的存储空间中以覆盖历史数据；这是合并后的软比特的第三种来源。每组120个有着固定顺序的软比特数据将通过翻转图样衍生出M组翻转后的软比特，每组翻转后的软比特都是120个有着固定顺序的软比特数据。此时对于相邻的两个40ms周期（例如称为N周期、N+1周期）内的软比特合并，有两种处理方法。一种是拿N周期的软比特结果经过翻转图样翻转，然后跟N+1周期的软比特结果合并。另一种是N+1周期的软比特结果经过翻转图样翻转，然后跟N周期的软比特合并。优选地，M的取值为8。
所述翻转为：将当前获得的一组120个有着固定顺序的软比特数据（即一组重组后的软比特）与每一种120比特长度的翻转图样进行比较，如果该翻转图样的某一位为二进制数1，则将这一组120个有着固定顺序的软比特数据中的对应位置的软比特数据的值符号取反；如果翻转图样的某一位为二进制数0，则将这一组120个有着固定顺序的软比特数据中的对应位置的软比特数据的值保持不变。由此可根据一组重组后的软比特和M种翻转图样得到M组经过翻转后的软比特，每一组翻转后的软比特也是一组120个有着固定顺序的软比特数据。
在PBCH的载荷中，除系统帧号高8位随时间变化外，其余比特均保持不变。本申请根据PBCH的载荷中系统帧号随时间变化的规律预先生成M种比特图样，将比特图样映射到PBCH载荷的对应位置，其余比特位置0，得到映射后的比特图样；然后通过CRC编码和卷积编码对映射后的比特图样进行处理，预先得到M种翻转图样。
所述PBCH的载荷中系统帧号随时间变化的规律是指：第n+1个PBCH的发送周期内的系统帧号的高8位与第n个PBCH的发送周期内的系统帧号的高8位之间存在加1的关系。
所述比特图样的生成方式例如为：将当前PBCH信号接收周期（40ms）的PBCH载荷中的系统帧号的高8位数据记为SFN_MSB_8_Bit，SFN_MSB_8_Bit有28种可能的取值；将下一个PBCH信号接收周期（40ms）的PBCH载荷中的系统帧号的高8位数据记为SFN_PLUS_1_MSB_8_Bit，SFN_PLUS_1_MSB_8_Bit有28种可能的取值。对于某一个SFN_MSB_8_Bit的取值，对应的SFN_PLUS_1_MSB_8_Bit的取值满足SFN_PLUS_1_MSB_8_Bit＝Mod(SFN_MSB_8_Bit＋1，256)，其中Mod表示取模运算。然后基于SFN_MSB_8_Bit的所有可能取值和对应的SFN_PLUS_1_MSB_8_Bit的取值计算比特图样toggle_bit_pattern，toggle_bit_pattern＝XOR(SFN_MSB_8_Bit，SFN_PLUS_1_MSB_8_Bit)，其中XOR表示异或运算。
上述比特图样的生成方法适用于相邻的40ms的PBCH信号接收周期内的比特图样获取。如果推广到非相邻的40ms的PBCH信号接收周期，计算方式有所变化。例如间隔两个40ms的PBCH信号接收周期，将当前PBCH信号接收周期（40ms）的PBCH载荷中的系统帧号的高8位数据记为SFN_MSB_8_Bit，将下一个PBCH信号接收周期（40ms）的PBCH载荷中的系统帧号的高8位数据记为SFN_PLUS_1_MSB_8_Bit，将再下一个PBCH信号接收周期（40ms）的PBCH载荷中的系统帧号的高8位数据记为SFN_PLUS_2_MSB_8_Bit，那么对于某一个SFN_MSB_8_Bit的取值，对应的SFN_PLUS_2_MSB_8_Bit的取值满足SFN_PLUS_2_MSB_8_Bit＝Mod(SFN_MSB_8_Bit＋2，256)，其中Mod表示取模运算。然后基于SFN_MSB_8_Bit的所有可能取值和对应的SFN_PLUS_2_MSB_8_Bit的取值计算比特图样toggle_bit_pattern，toggle_bit_pattern＝XOR(SFN_MSB_8_Bit，SFN_PLUS_2_MSB_8_Bit)，其中XOR表示异或运算。
所述比特图样本质上就是8比特的数据，有28种可能的取值。对于相邻的40ms的PBCH信号接收周期内的比特图样，比特图样只有8种可能的取值，即M的取值为8。这8种比特图样如下所示，均为二进制数：00000001、00000011、00000111、00001111、00011111、00111111、01111111、11111111。
所述映射后的比特图样是指：PBCH的载荷有24比特，其中有8比特表示的是时间。获得了比特图样后，将8比特的比特图样替换PBCH载荷中的表示时间的8比特的位置的原数据，其他比特都填为0。
所述翻转图样是用24比特的映射后的比特图样的序列按照协议中定义的PBCH的编码方式，先附上CRC校验位，再进行卷积编码，得到120比特的翻转图样。因此翻转图样与比特图样之间存在一一对应的关系。
请参阅图5，所述步骤S60进一步包括如下步骤。
步骤S61：判断步骤S50中所述合并后的软比特是从步骤S42或步骤S43获得的，还是从步骤S44获得的。如果是步骤S42或步骤S43获得的，进入步骤S62。如果是从步骤S44获得的，进入步骤S63。
步骤S62：判断CRC校验结果是否正确。如果是，则PBCH译码成功，PBCH接收流程结束。如果否，进入步骤S64。
步骤S63：判断CRC校验结果是否正确、且译码后获得的PBCH的载荷内容是否满足的翻转图样的变化规律。如果均为是，则PBCH译码成功，PBCH接收流程结束。如果任一项为否，进入步骤S64。
所述翻转图样的变化规律是指：在CRC校验成功后，从PBCH载荷内容相应位置获得LTE或LTE-M的系统帧号的高8位，记为A。B＝Mod(A＋1，256)，其中Mod表示取模运算。将A和B相异或，若异或结果等于步骤S44中翻转图样对应的比特图样，则判为满足翻转图样的变化规律；否则为不满足翻转图样的变化规律。
步骤S64：判断步骤S50中所述合并后的软比特是否都已经完成维特比译码和CRC校验。如果是，进入步骤S65。如果否，返回步骤S50进行其他合并后的软比特的维特比译码和CRC校验。
步骤S65：判断当前接收的PBCH信号是否都已经完成维特比译码和CRC校验。如果是，返回步骤S20开始下一个PBCH时间窗口的信号接收。如果否，返回步骤S30进行其他天线端口数候选和/或其他时间候选下接收PBCH信号的均衡、解扰和解速率匹配。
下面用一个场景对步骤S64和步骤S65进行详细说明。假设该场景下，在某一个PBCH子帧内，天线端口数候选为1、2、4，时间候选为0、1、2、3。
如果是在PBCH接收的第零个或者第一个周期接收的PBCH信号，那么：（1）假定天线端口数候选为1，在这个假定下做天线端口数的信道估计和均衡和解速率匹配；（1.1）按照时间候选为0去解扰，如果本次接收为当前时间候选下第零周期或者第一周期内的第一次接收，则先清空当前时候候选下对应的存储空间中的历史值，然后将当前获得的软比特直接保存到对应存储空间中，然后进行维特比译码和CRC校验；否则用当前获得的软比特跟存储空间中的历史软比特先进行合并再存入对应存储空间，然后进行维特比译码和CRC校验；（1.2）按照时间候选为1去解扰，其他同（1.1）；（1.3）按照时间候选为2去解扰，其他同（1.1）；（1.4）按照时间候选为3去解扰，其他同（1.1）。（2）假定天线端口数候选为2，在这个假定下做天线端口数的信道估计和均衡和解速率匹配；重复（1.1）至（1.4）。（3）假定天线端口数候选为4，在这个假定下做天线端口数的信道估计和均衡和解速率匹配；重复（1.1）至（1.4）。这个时候，维特比译码次数就是：天线端口数候选的数量3×时间候选的数4＝12次。
如果是在PBCH接收的第二个周期接收的PBCH信号，那么：（1a）假定天线端口数候选为1，在这个假定下做天线端口数的信道估计和均衡和解速率匹配；（1.1a）按照时间候选为0去解扰得到一组重组后的软比特，然后用这组重组后的软比特跟8个翻转图样去翻转，得到8组翻转后的软比特，这8组翻转后的软比特跟历史空间中对应的值进行合并，然后分别进行维特比译码；（1.2a）按照时间候选为1去解扰得到一组重组后的软比特，然后用这组重组后的软比特跟8个翻转图样去翻转，得到8组翻转后的软比特，这8组翻转后的软比特跟历史空间中对应的值进行合并，然后分别进行维特比译码；（1.3a）按照时间候选为2去解扰得到一组重组后的软比特，然后拿这组重组后的软比特跟8个翻转图样去翻转，得到8组翻转后的软比特，这8组翻转后的软比特跟历史空间中对应的值进行合并，然后分别进行维特比译码；（1.4a）按照时间候选为3去解扰得到一组重组后的软比特，然后拿这组重组后的软比特跟8个翻转图样去翻转，得到8组翻转后的软比特，这8组翻转后的软比特跟历史空间中对应的值进行合并，然后分别进行维特比译码；（2a）假定天线端口数候选为2，在这个假定下做天线端口数的信道估计和均衡和解速率匹配；重复（1.1a）至（1.4a）。（3a）假定天线端口数候选为4，在这个假定下做天线端口数的信道估计和均衡和解速率匹配；重复（1.1a）至（1.4a）。这个时候，维特比译码次数就是：天线端口数候选的数量3×时间候选的数量4×对每一组重组后的软比特的翻转数量8＝96次。
请参阅图6，本申请提出的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的系统包括盲检数确定单元10、接收单元20、处理单元30、翻转合并单元40、译码校验单元50和判断单元60。
所述盲检数确定单元10用来根据终端设备当前所处的系统状态确定小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数。
所述接收单元20用来在每个无线帧的PBCH子帧对PBCH信号进行接收。
所述处理单元30用来根据不同的天线端口数候选和不同的时间候选，对接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配，得到当前接收时间窗口的一组重组后的软比特。
所述翻转合并单元40用来根据PBCH的载荷在相邻40ms周期中的变化规律，对当前获得的重组后的软比特进行翻转及合并处理。
所述译码校验单元50用来对合并后的软比特进行维特比译码和CRC校验。
所述判断单元60用来根据维特比译码和CRC校验结果判断是否满足结束条件，若是则结束PBCH接收，给出对应的结果。若否，则根据当前所处条件返回至前面接收单元20或处理单元30或译码校验单元50。
本申请提出的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法及系统，其优势在于：在接收LTE或LTE-M的PBCH的过程中，不仅可以利用一个40ms的PBCH信号发送周期内的多次接收的PBCH信号进行软比特软合并获取增益，还能利用相邻40ms的PBCH信号发送周期内PBCH载荷内容的变化规律，将相邻40ms的PBCH信号发送周期内的软比特经过处理后进行合并，获得额外的合并增益，保证终端设备在信道环境恶劣的情况下正常工作，获得小区重要的系统信息。
以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法，其特征是，包括如下步骤；
步骤S10：根据终端设备当前所处的系统状态确定小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数；
步骤S20：终端设备在每个无线帧的PBCH子帧对PBCH信号进行接收；
步骤S30：根据不同的天线端口数候选和不同的时间候选，对接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配，得到当前接收时间窗口的一组重组后的软比特；
步骤S40：根据PBCH的载荷在相邻PBCH发送周期中的变化规律，对当前获得的重组后的软比特进行翻转及合并处理；
步骤S50：对合并后的软比特进行维特比译码和CRC校验；
步骤S60：根据维特比译码和CRC校验结果判断是否满足结束条件，若是则结束PBCH接收；若否，则根据当前所处条件返回至步骤S20或步骤S30或步骤S50。
2.根据权利要求1所述的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法，其特征是，所述步骤S10中，当前所处的系统状态分为以下三种情况；
情况一：如果终端设备当前处于开机之后的初始搜网状态，小区天线端口数盲检个数为3，天线端口数候选为1或2或4；时间候选盲检个数为4，时间候选为0或1或2或3；
情况二：如果终端设备是从一个小区切换到另外一个小区，或者是从无信号区域返回到有信号区域，小区天线端口数盲检个数为1；时间候选盲检个数为4，时间候选为0或1或2或3；
情况三：如果终端设备收到基站指示，当前小区的系统信息发生了变化，需要重新获取主消息块MIB，小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数均为1。
3.根据权利要求1所述的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法，其特征是，所述步骤S30进一步包括如下步骤；
步骤S31：根据天线端口数候选对接收的PBCH信号进行信道估计并进行相应的均衡；
如果天线端口数盲检个数为3，接收机分别按照天线端口数候选为1、天线端口数候选为2、天线端口数候选为4的参考信号映射方式进行信道估计，保存三种可能的信道估计结果；然后基于PBCH接收信号分别利用这三种可能的信道估计结果进行均衡；
如果天线端口数盲检个数为1，接收机只用已知的天线端口数对应的参考信号进行信道估计并进行相应的均衡；
步骤S32：根据时间候选对均衡后的PBCH信号进行解扰；对当前时间用不同的时间候选去解扰，从而获得不同时间候选下的软比特；
如果时间候选盲检个数为4，则对所有的时间候选进行比特级解扰；
如果时间候选盲检个数为1，则只用已知的时间候选进行比特级解扰；
步骤S33：对解扰后的软比特进行解速率匹配，得到重组后的软比特；在每一种天线端口数候选以及每一种时间候选下进行均衡、解扰和解速率匹配后，得到的一组重组后的软比特是一组120个有固定顺序的软比特数据。
4.根据权利要求1所述的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法，其特征是，所述步骤S40中，PBCH的载荷在相邻PBCH发送周期中的变化规律是指：第N+1个PBCH的发送周期内的系统帧号的高8位与第N个PBCH的发送周期内的系统帧号的高8位之间存在加1的关系。
5.根据权利要求4所述的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法，其特征是，所述步骤S40进一步包括如下步骤；
步骤S41：判断在某一种天线端口数候选以及某一种时间候选下获得的一组重组后的软比特是否为当前天线端口数候选以及当前时间候选下在PBCH接收的第零个或者第一个周期接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配获得的；所述PBCH接收的第一个周期是指当前时间候选下的第一个完整的40ms的PBCH信号接收周期；在PBCH接收的第一个周期之前的都是当前时间候选下的PBCH接收的第零个周期；
如果是，进入步骤S42；
否则进入步骤S44；
步骤S42：判断当前获得的一组重组后的软比特是否为当前时间候选下第一次接收的PBCH信号、或者是当前时间候选下在PBCH接收的第一个周期内第一次接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配获得的；
如果是，进入步骤S43；
否则将当前获得的一组重组后的软比特与对应的天线端口数候选和时间候选的存储空间中的历史软比特进行合并，并重新保存到该存储空间中；
步骤S43：将对应的天线端口数候选下当前时间候选对应的存储空间中的历史软比特清零，然后将当前获得的一组重组后的软比特保存到该存储空间中；
步骤S44：将当前获得的一组重组后的软比特根据M种不同的翻转图样进行翻转，获得M组经过翻转后的软比特，然后将M组翻转后的软比特分别与对应的天线端口数候选和时间候选的存储空间中的M组历史软比特进行合并，得到M组合并后的软比特并重新保存到对应存储空间中，每组翻转后的软比特都是120个有着固定顺序的软比特数据。
6.根据权利要求5所述的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法，其特征是，所述步骤S44中，对于相邻的两个PBCH接收周期内的软比特合并，有两种处理方法；一种是拿N周期的软比特经过翻转图样翻转，然后跟N+1周期的软比特合并；另一种是N+1周期的软比特经过翻转图样翻转，然后跟N周期的软比特合并。
7.根据权利要求5所述的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法，其特征是，所述步骤S44中，所述翻转为：将当前获得的一组120个有着固定顺序的软比特数据与每一种120比特长度的翻转图样进行比较，如果该翻转图样的某一位为二进制数1，则将这一组120个有着固定顺序的软比特数据中的对应位置的软比特数据的值符号取反；如果翻转图样的某一位为二进制数0，则将这一组120个有着固定顺序的软比特数据中的对应位置的软比特数据的值保持不变。
8.根据权利要求4所述的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法，其特征是，根据PBCH的载荷在相邻PBCH发送周期中的变化规律预先生成M种比特图样，将比特图样映射到PBCH载荷的对应位置，其余比特位置0，得到映射后的比特图样；然后通过CRC编码和卷积编码对映射后的比特图样进行处理，预先得到M种翻转图样；
所述比特图样的生成方式为：将当前PBCH信号接收周期的PBCH载荷中的系统帧号的高8位数据的所有可能取值与下一个PBCH信号接收周期的PBCH载荷中的系统帧号的高8位数据的取值进行异或运算，得到8种比特图样，每种比特图样的长度为8比特；
所述映射后的比特图样是指：PBCH的载荷有24比特，其中有8比特表示时间；将8比特的比特图样替换PBCH载荷中的表示时间的8比特的位置的原数据，其他比特都填为0；
所述翻转图样是用24比特的映射后的比特图样先附上CRC校验位，再进行卷积编码，得到120比特的翻转图样；翻转图样与比特图样之间存在一一对应的关系。
9.根据权利要求1所述的LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的方法，其特征是，所述步骤S60进一步包括如下步骤；
步骤S61：判断步骤S50中所述合并后的软比特是从步骤S42或步骤S43获得的，还是从步骤S44获得的；
如果是步骤S42或步骤S43获得的，进入步骤S62；
如果是从步骤S44获得的，进入步骤S63；
步骤S62：判断CRC校验结果是否正确；
如果是，则PBCH译码成功，PBCH接收流程结束；
如果否，进入步骤S64；
步骤S63：判断CRC校验结果是否正确、且译码后获得的PBCH的载荷内容是否满足的翻转图样的变化规律；所述翻转图样的变化规律是指：在CRC校验成功后，从PBCH载荷内容相应位置获得LTE或LTE-M的系统帧号的高8位，记为A；B＝Mod(A＋1，256)，其中Mod表示取模运算；将A和B相异或，若异或结果等于步骤S44中翻转图样对应的比特图样，则判为满足翻转图样的变化规律；否则为不满足翻转图样的变化规律；
如果均为是，则PBCH译码成功，PBCH接收流程结束；
如果任一项为否，进入步骤S64；
步骤S64：判断步骤S50中所述合并后的软比特是否都已经完成维特比译码和CRC校验；
如果是，进入步骤S65；
如果否，返回步骤S50进行其他合并后的软比特的维特比译码和CRC校验；
步骤S65：判断当前接收的PBCH信号是否都已经完成维特比译码和CRC校验；
如果是，返回步骤S20开始下一个PBCH时间窗口的信号接收；
如果否，返回步骤S30进行其他天线端口数候选和/或其他时间候选下接收PBCH信号的均衡、解扰和解速率匹配。
10.一种LTE或LTE-M跨周期合并接收PBCH的系统，其特征是，包括盲检数确定单元、接收单元、处理单元、翻转合并单元、译码校验单元和判断单元；
所述盲检数确定单元用来根据终端设备当前所处的系统状态确定小区天线端口数盲检个数和时间候选盲检个数；
所述接收单元用来在每个无线帧的PBCH子帧对PBCH信号进行接收；
所述处理单元用来根据不同的天线端口数候选和不同的时间候选，对接收的PBCH信号进行均衡、解扰、解速率匹配，得到当前接收时间窗口的一组重组后的软比特；
所述翻转合并单元用来根据PBCH的载荷在相邻PBCH发送周期中的变化规律，对当前获得的重组后的软比特进行翻转及合并处理；
所述译码校验单元用来对合并后的软比特进行维特比译码和CRC校验；
所述判断单元用来根据维特比译码和CRC校验结果判断是否满足结束条件，若是则结束PBCH接收；若否，则根据当前所处条件返回至接收单元或处理单元或译码校验单元。
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| CN111934826B (zh) | 2020-12-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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