CN112954644B - 基于节省功耗的无线通信系统及其运作方法 - Google Patents

基于节省功耗的无线通信系统及其运作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于节省功耗的无线通信系统及其运作方法，包括为用户端配置调度信令SA的第一基带参数和数据DATA的第二基带参数,第一基带参数和第二基带参数分别包含时域资源粒度和频域资源子载波间隔,其中用户端在接收每个子帧的数据符号中第1个符号的数据用于子帧的AGC调整,并在接收每个子帧的数据符号中第3符号的数据后执行一有效性判决,根据有效性判决为检测所有SA位置是否存在一有效SA信号,当检测判定存在有一有效SA信号时,则持续接收子帧的数据符号中剩余符号中的数据；当检测不存在有有效SA信号,则关闭射频。藉此,减少射频打开时间和物理层的运算量，降低接收状态下的功耗。

Description

基于节省功耗的无线通信系统及其运作方法
技术领域
本发明涉及一种通信安全技术领域，特别指一种基于无线广域网上安全链路的移动装置及其运作方法。
背景技术
在3GPP标准化组织的长期演进(LTE)系统中,LTE-V是面向智能交通和车联网应用、基于4G LTE系统的演进技术，LTE-V可以借助已有的蜂窝网络，支持大带宽、大覆盖通信需求；LTE-V也可以独立于蜂窝网络，实现车辆之间以及与周边环境节点低时延、高可靠的直接通信，满足行车安全需求。在V2X系统中，UE发送调度分配(SA)，指示数据信道占用的时频资源和编码调制方式(MCS)等信息；并且，UE在上述SA调度的数据信道上传输数据。LTE-V的物理层信道主要包含包含3类物理信道，PSSCH信道(物理共享信道)、PSCCH信道(物理控制信道)以及PSBCH信道(物理广播信道)；PSSCH信道用于承载数据的信道；编码，速率匹配，交织等物理层处理机制与D2D相同；PSCCH信道用于承载控制信息的信道，SA(Schedul ingAssignment，调度信令),编码，速率匹配，交织等物理层处理机制与D2D相同；PSBCH信道用于同步控制及调整,其中PSSS的产生于D2D相同，SSSS采用LTE子帧5的SS序列。PSCCH资源的集合称为PSCCH资源池，PSSCH资源的集合称为PSSCH资源池。
在LTE-V2X中，沿用D2D(Device to Device，设备到设备)帧结构的基本设计，TTI(发送时间间隔)长度为1ms，一个TTI包含两个时隙，子帧的第1个符号用于承载业务数据，接收端在该符号上进行AGC(Automatic Gain Control，自动增益控制)调整。子帧的最后一个符号用作GP(Guard Period，保护间隔)，GP采用puncture的方法进行RE(ResourceElement，资源元素)的映像。从子帧结构上来看，PSCCH/PSSCH子帧中的包含4个DMRS符号，其他为数据符号。数据符号中第1个符号(编号0)用于子帧的AGC调整，而最后一个符号不发送，作为保护间隔,具体的导频符号DMRS(Demodulation Reference Signal，解调参考符号)位置为(2，5，8，11),如图1所示。
然而现有的LTE-V2X的缺点包括：(1)对于每个接收子帧，射频需要接收14个符号的数据，带来的很大的功耗。(2)对于每个接收子帧，物理层需要对时域上至少12个符号和频域上所有SA位置进行检测，运算消耗很大，导致DSP长时间无法进入低功耗状态。
有鉴于此，本发明设计人有鉴于现有技术中所产生的缺失，经过悉心试验与研究，提出一种基于无线通信系统节省功耗的运作方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题，并一本锲而不舍的精神，终构思出本发明以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无线通信系统节省功耗的运作方法，主要在于接收完LTE-V每个子帧的数据符号中的第3个符号内的数据后，即进行激活检测判决，减少射频打开时间和物理层的运算量，降低接收状态下的功耗。
为达成本发明的一目的，本发明提供的一技术方案如下：
一种基于无线通信系统节省功耗的运作方法,包括以下步骤：
为用户端配置调度信令SA的第一基带参数和数据DATA的第二基带参数,第一基带参数和第二基带参数分别包含时域资源粒度和频域资源子载波间隔,其中用户端在接收每个子帧的数据符号中第1个符号的数据用于子帧的AGC调整,并在接收每个子帧的数据符号中第3符号的数据后执行一有效性判决,根据有效性判决以决定射频开启或关闭状态。
在一种可能的设计中,有效性判决为检测所有SA位置是否存在一有效SA信号,当检测判定存在有有效SA信号时,则持续接收子帧的数据符号中剩余符号中的数据。
在一种可能的设计中,检测所有SA位置是否存在有效SA信号的方式为从频域检测窗内提取出目标SA的导频信号DMRS,并通过最小平方LS算法计算频域信道估计，以计算出白噪声的平均功率值Pnoise,尔后将频域信道估计通过离散傅立叶反变换IFFT方法将频域变换到时域，以取得时域信道估计幅度最大功率值Pmax,而当Pmax＞Pnoise*Th_acti,则检测判定存在有有效SA信号。
在一种可能的设计中,有效性判决为检测所有SA位置是否存在一有效SA信号,当检测不存在有有效SA信号,则关闭射频。
在一种可能的设计中,检测所有SA位置是否存在有效SA信号的方式为从频域检测窗内提取出目标SA的导频信号DMRS,并通过最小平方LS算法计算频域信道估计，以计算出白噪声的平均功率值Pnoise,尔后将频域信道估计通过离散傅立叶反变换IFFT方法将频域变换到时域，以取得时域信道估计幅度最大功率值Pmax,而当Pnoise*Th_acti≧Pmax,则检测判定不存在有有效SA信号。
在一种可能的设计中,在每个子帧的数据符号中的第3、6、9、12符号为导频符号DMRS。
为达成本发明的另一目的，本发明再提供的一技术方案如下：
一种基于节省功耗的无线通信系统，包括：收发器、存储器、处理器以及存储在存储器上并用于在处理器上运行的计算器程序；
处理器用于读取存储器中的程序以执行下列过程：
选择调度信令SA的第一基带参数和数据DATA的第二基带参数,第一基带参数和第二基带参数分别包含时域资源粒度和频域资源子载波间隔；
在接收每个子帧的数据符号中第1个符号的数据执行子帧的AGC调整；以及
在接收每个子帧的数据符号中第3符号的数据后执行一有效性判决,根据有效性判决以决定射频开启或关闭状态。
在一种可能的设计中,有效性判决为检测所有SA位置是否存在一有效SA信号,当检测判定存在有有效SA信号时,则持续接收子帧的数据符号中剩余符号中的数据。
在一种可能的设计中,检测所有SA位置是否存在有效SA信号的方式为从频域检测窗内提取出目标SA的导频信号DMRS,并通过最小平方LS算法计算频域信道估计，以计算出白噪声的平均功率值Pnoise,尔后将频域信道估计通过离散傅立叶反变换IFFT方法将频域变换到时域，以取得时域信道估计幅度最大功率值Pmax,而当Pmax＞Pnoise*Th_acti,则检测判定存在有有效SA信号。
在一种可能的设计中,有效性判决为检测所有SA位置是否存在一有效SA信号,当检测不存在有有效SA信号,则关闭射频。
在一种可能的设计中,检测所有SA位置是否存在有效SA信号的方式为从频域检测窗内提取出目标SA的导频信号DMRS,并通过最小平方LS算法计算频域信道估计，以计算出白噪声的平均功率值Pnoise,尔后将频域信道估计通过离散傅立叶反变换IFFT方法将频域变换到时域，以取得时域信道估计幅度最大功率值Pmax,而当Pnoise*Th_acti≧Pmax,则检测判定不存在有有效SA信号。
附图说明
图1是现有技术LTE-V的PSCCH信道/PSSCH信道的帧结构图。
图2a-2b是现有技术LTE-V的资源池配置的频域指示方法。
图3是现有技术LTE-V的信息接收处理流程架构示意图。
图4是本发明的基于无线通信系统节省功耗的运作方法示意图。
图5是执行本发明图4的信息接收处理流程架构示意图。
图6是执行本发明图3的PSCCH信道/PSSCH信道的帧结构图。
图7是本发明的基于节省功耗的无线通信系统的配置示意图。
附图标记说明：10-无线通信系统,11-收发器,12-存储器,13-处理器,14-总线接口,S1～S3-基于无线通信系统节省功耗的运作方法流程。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。以下结合附图对本发明的各种实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的结构部分。本公开中使用的“包括”、“包含”、“具备”等类似的词语意指出现词前面的组件或者对象涵盖出现在词后面列举的组件或者对象及其等同，而不排除其他组件或者对象。“上”、“下”等用语仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则相对位置关系也可能相应地改变。
首先说明,现有技术中SA和DATA(数据)的资源池配置包括邻带和非邻带两种。SA和关联DATA在同一个子帧的邻带发送，SA与关联DATA资源在同一子帧发送，且两者在频域上是相邻的。SA和关联DATA在同一个子帧的非邻带发送，SA和DATA使用独立物理资源，两者在频域上是不交叠的，从用户层面，SA和关联DATA在频域上也是不交叠的，SA与其指示的DATA资源在同一子帧。在资源池的配置中，分别为邻带和非邻带的传输方式定义了资源池配置的方法，其中为邻带的传输方式定义的资源池配置方法如图2a所示，为非邻带的传输方式定义的资源池配置方法如图2b所示。
在资源池的配置中，分别为邻带和非邻带的传输方式定义了资源池配置的方法，具体资源池配置的频域指示方法中包含如下参数：
Adjacency of PSCCH and PSSCH RBs：用于指示SA和data是否采用邻带的传输方式。如果采用邻带的传输方式，那么在邻带的资源池配置中，SA的资源总是位于一个子信道的PRB最低的2个PRB，且每个子信道中只有一个SA信道。资源池配置中包含的参数中的子信道的大小可配置的参数为{5,6,10,15,20,25,50,75,100}；子信道的个数可配置的参数为{1,3,5,8,10,15,20}；子信道起始的RB索引取整数(0,…,99)。如果采用非邻带的传输方式，SA的资源与子信道有着一一对应的关系，相应的SA信道的个数与子信道的个数是相同的。资源池配置中包含的参数中的子信道的大小可配置的参数为{4,5,6,8,9,10,12,15,16,18,20,30,48,72,96}；子信道的个数可配置的参数为{1,3,5,8,10,15,20}；子信道起始的RB索引取整数(0,…,99)；PSCCH资源的起始RB索引，取整数(0,…,99)，这个参数如果在邻带传输方式下可以不需要。
现有技术中客户端(UE)在接收完前13个符号数据后，除首个符号用作AGC捕获外，后面的12个符号首先做子帧级前处理，然后分别对PSCCH和PSSCH信道数据进行信道估计、均衡解调、信道译码，运作流程架构如图3所示。图中子帧级前处理主要包括时域AGC控制、去CP、时频转换、频偏补偿等等；FP子帧前处理主要是对全频带的时域信号进行处理；信道估计处里主要是利用导频符号对信道传输特性进行估计；信道均衡/信号解调主要是利用信道估计结果对传输信道的非理想引起的信号失真进行补偿，同时实现多天线接收信号的最大比合并,对来自信道均衡模块的信号进行IDFT变换将频域信号变换到时域,然后根据解调方式的不同，时域信号再经相应的解映射变换为串行的解调数据；译码处理主要是完成数据的解扰、解信道交织，然后对接收数据进行译码。
基于上述现行的运作流程架构,本发明提出一种基于节省功耗的无线通信系统及其运作方法，请参考图4并配合图5～6所示,首先说明运作方法如下步骤：
S1:为用户端配置调度信令SA的第一基带参数和数据DATA的第二基带参数,第一基带参数和第二基带参数分别包含时域资源粒度和频域资源子载波间隔；
S2:用户端在每个接收子帧的数据符号中第1个符号的数据用于子帧的AGC调整；
S3:在接收每个接收子帧的数据符号中第3符号的数据后执行一有效性判决,根据所述有效性判决以决定射频开启或关闭状态。其中在每个子帧的数据符号中的第3、6、9、12符号(图中编号为2、5、8、11)为导频符号DMRS,每个子帧的数据符号中的第1～2、4～5、7～8、10～11、13符号(图中编号为0～1、3～4、6～7、9～10、12)为数据符号,而每个子帧的数据符号中最后一个符号(图中编号为13)不发送，主要作为GP(Guard Period,保护间隔)。
基于上述运作方法,本发明再提出一种基于节省功耗的无线通信系统，如图7所示，无线通信系统10包括：收发器11、存储器12、处理器13、总线接口14以及存储在存储器上并用于在处理器上运行的计算器程序；处理器13用于读取存储器中的程序以执行下列过程：
选择调度信令SA的第一基带参数和数据DATA的第二基带参数,第一基带参数和第二基带参数分别包括时域资源粒度和频域资源子载波间隔；
在接收每个子帧的数据符号中第1个符号的数据执行子帧的AGC调整；以及
在接收每个子帧的数据符号中第3符号的数据后执行一有效性判决,根据有效性判决以决定射频开启或关闭状态。
根据本发明一实施例,有效性判决为检测所有SA位置是否存在一有效SA信号,当检测判定存在有一有效SA信号时,则持续接收子帧的数据符号中剩余符号中的数据。当检测不存在有有效SA信号,则关闭射频。
根据本发明一实施例,检测所有SA位置是否存在有效SA信号的方式为从频域检测窗内提取出目标SA的导频信号DMRS,并通过最小平方LS算法计算频域信道估计，以计算出白噪声的平均功率值Pnoise,尔后将频域信道估计通过离散傅立叶反变换IFFT方法将频域变换到时域，以取得时域信道估计幅度最大功率值Pmax,而当Pmax＞Pnoise*Th_acti,则检测判定存在有有效SA信号。
根据本发明一实施例,检测所有SA位置是否存在有效SA信号的方式为从频域检测窗内提取出目标SA的导频信号DMRS,并通过最小平方LS算法计算频域信道估计，以计算出白噪声的平均功率值Pnoise,尔后将频域信道估计通过离散傅立叶反变换IFFT方法将频域变换到时域，以取得时域信道估计幅度最大功率值Pmax,而当Pnoise*Th_acti≧Pmax,则检测判定不存在有有效SA信号。
承上所述,在基于正交频分复用(OFDM)多载波技术的新一代无线通信系统中，信道估计影响到整个系统的性能,最小平方LS算法计算频域信道估计能够充分利用OFDM时域以及频域的相关性信息，获得优良的性能,由于功率时延谱(PDP)与频域相关系数互为傅里叶变换对，如果能够准确的获取PDP就能够准确获取频域相关系数，从而可以根据部分频点上的信道冲激响应估计与频点频域相关性较高的频点上的信道冲激响应，用于频域滤波和频域信道估计，上述Th_acti是指一门限值,当时域PDP的峰值Pmax/Pnoise，超过门限值Th_acti，即判定存在相关峰。
根据本发明一实施例，第一基带参数的时域资源粒度和频域资源子载波间隔一一对应，和/或第二基带参数的时域资源粒度和频域资源子载波间隔一一对应；两者之间的对应关系可以为时域资源粒度和频域资源子载波间隔的乘积为一固定值，例如：当时域资源粒度长度为0.5ms,频域资源子载波间隔为30KHz，当时域资源粒度长度为1ms,频域资源子载波间隔为15KHz,以此类推。
根据本发明一实施例，无线通信系统通常指的是无线基地站,例如：Node B(3G移动基地站)或者eNB(增强行基地站)等等，用以和客户端(UE)作信息交互,客户端可以是手机终端、膝上型计算机或者任何能够发送或接收无线信号的设备。其中总线接口主要是包含总线架构和对应的接口端,总线架构可以是任意数量互联的通信/电源线路，也可以是包含功率管理电路、稳压器或相关魏巍设备等之类的各种其他点路链接的接口配置；处理器13可以指一个或多个处理器以负责管理总线架构和数据运算；存储器12主要存储处理器13在执行运作时所使用的数据；收发器11主要用于传输介质上与各种其他组件通信的组件。
综所上述，本发明所提出的运作方法以及系统在接收完第3符号后即进行有效性判决，如果所有SA位置都不存在有效SA，即关闭射频，同时物理层不进行后续符号的数据处理,并设置符号13为下一次射频打开时间。假设射频关闭和打开时间约为一个符号时间，那么在没有检测出SA的场景，本发明大约可以多关闭8个符号左右的时间。再者,原有技术需要对至少12个符号进行前处理、信道估计、均衡解调、译码，本发明只对符号2进行了前处理及信道估计，降低了物理层运算时间。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种基于无线通信系统节省功耗的运作方法,其特征在于，包括以下步骤：
为用户端配置调度信令SA的第一基带参数和数据DATA的第二基带参数,所述第一基带参数和所述第二基带参数分别包含时域资源粒度和频域资源子载波间隔；
所述用户端在接收每个子帧的数据符号中第1个符号的数据用于子帧的AGC调整；以及
在接收每个子帧的数据符号中第3符号的数据后执行一有效性判决,根据所述有效性判决以决定射频开启或关闭状态，其中，所述有效性判决为检测所有SA位置是否存在一有效SA信号。
2.根据权利要求1的基于无线通信系统节省功耗的运作方法，其特征在于，当检测判定存在有所述有效SA信号时,则持续接收子帧的数据符号中剩余符号中的数据。
3.根据权利要求2的基于无线通信系统节省功耗的运作方法，其特征在于，所述检测所有SA位置是否存在所述有效SA信号的方式为从频域检测窗内提取出目标SA的导频信号DMRS,并通过最小平方LS算法计算频域信道估计，以计算出白噪声的平均功率值Pnoise,尔后将频域信道估计通过离散傅立叶反变换IFFT方法将频域变换到时域，以取得时域信道估计幅度最大功率值Pmax,而当Pmax＞Pnoise*Th_acti,则检测判定存在有所述有效SA信号。
4.根据权利要求1的基于无线通信系统节省功耗的运作方法，其特征在于，当检测不存在有所述有效SA信号,则关闭射频。
5.根据权利要求4的基于无线通信系统节省功耗的运作方法，其特征在于，所述检测所有SA位置是否存在所述有效SA信号的方式为从频域检测窗内提取出目标SA的导频信号DMRS,并通过最小平方LS算法计算频域信道估计，以计算出白噪声的平均功率值Pnoise,尔后将频域信道估计通过离散傅立叶反变换IFFT方法将频域变换到时域，以取得时域信道估计幅度最大功率值Pmax,而当Pnoise*Th_acti≧Pmax,则检测判定不存在有所述有效SA信号。
6.根据权利要求1的基于无线通信系统节省功耗的运作方法，其特征在于，在每个子帧的数据符号中的第3、6、9、12符号为导频符号DMRS。
7.一种基于节省功耗的无线通信系统，其特征在于，包括：收发器、存储器、处理器以及存储在所述存储器上并用于在所述处理器上运行的计算器程序；
所述处理器用于读取存储器中的程序以执行下列过程：
选择调度信令SA的第一基带参数和数据DATA的第二基带参数,所述第一基带参数和所述第二基带参数分别包含时域资源粒度和频域资源子载波间隔；
在接收每个子帧的数据符号中第1个符号的数据后执行子帧的AGC调整；以及
在接收每个子帧的数据符号中第3符号的数据后执行一有效性判决,根据所述有效性判决以决定射频开启或关闭状态，其中，所述有效性判决为检测所有SA位置是否存在一有效SA信号。
8.根据权利要求7的基于节省功耗的无线通信系统，其特征在于，当检测判定存在有所述有效SA信号时,则持续接收子帧的数据符号中剩余符号中的数据。
9.根据权利要求8的基于节省功耗的无线通信系统，其特征在于，所述检测所有SA位置是否存在所述有效SA信号的方式为从频域检测窗内提取出目标SA的导频信号DMRS,并通过最小平方LS算法计算频域信道估计，以计算出白噪声的平均功率值Pnoise,尔后将频域信道估计通过离散傅立叶反变换IFFT方法将频域变换到时域，以取得时域信道估计幅度最大功率值Pmax,而当Pmax＞Pnoise*Th_acti,则检测判定存在有所述有效SA信号。
10.根据权利要求7的基于节省功耗的无线通信系统，其特征在于，当检测不存在有所述有效SA信号,则关闭射频。
11.根据权利要求10的基于节省功耗的无线通信系统，其特征在于，所述检测所有SA位置是否存在所述有效SA信号的方式为从频域检测窗内提取出目标SA的导频信号DMRS,并通过最小平方LS算法计算频域信道估计，以计算出白噪声的平均功率值Pnoise,尔后将频域信道估计通过离散傅立叶反变换IFFT方法将频域变换到时域，以取得时域信道估计幅度最大功率值Pmax,而当Pnoise*Th_acti≧Pmax,则检测判定不存在有所述有效SA信号。
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