CN115811391B - 一种低轨星座系统的下行共享信道发送装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫星通信领域中一种低轨星座系统的下行共享信道发送装置，包括参数解析、PRB映射表生成、PDSCH信道符号生成、资源预映射、调制和IFFT+CP处理等模块；设计基带处理的时序定时关系，能够保证基带处理时间和满足高层调度需求；通过PRB映射表方式实现下行共享信道符号的灵活资源映射；本发明的方案适合在星上处理的载荷中实现，能够简化实现复杂度，满足星上处理器件的要求。

Description

一种低轨星座系统的下行共享信道发送装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种低轨星座系统的下行共享信道发送装置。

背景技术

地面无线通信网络需要地面基站的支持。然而，由于经济成本、技术和其他一些自然环境因素的限制，地面基站覆盖的面积仅占据了全球总面积的20％左右。同时，对于地面上的各种不可抗力的影响，比如地震、海啸、暴风或者火灾等破坏力极强的特殊场景，地面基站容易毁坏，且短期内无法得到快速修复，不能提供及时的通信业务。卫星通信网络覆盖面积大、组网灵活、不受地面灾害影响。

与高轨和中轨卫星相比，低轨卫星的轨道高度较低，使得通信时延较小，信号的传播损耗较小，但单颗卫星能够覆盖的区域较小，为实现全球或大范围覆盖，需要将多颗低轨卫星协同设计成低轨星座通信系统。

在低轨星座系统中，一般采用星上处理方式实现基带物理层和部分高层协议功能，由于星上器件空间环境适应性的要求，一般会采用宇航级器件，其性能与地面有较大差异，无法提供高性能器件。下行共享信道是下行信道中最复杂的信道，为了充分利用频带资源，共享信道会与其他信道和信号共用时频域资源，在资源映射时会带来较大挑战。因此需要设计一种高效、易实现的基带处理实现方案，以降低实现复杂度，能够在星上基带处理器件上实现完整物理层的功能。

发明内容

本发明为了避免背景技术中的问题设计一种低轨星座系统的下行共享信道发送装置。设计下行共享信道发送处理的定时关系，通过生成RB映射表的方式，能够实现PDSCH信道符号的灵活映射。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种低轨星座系统的下行共享信道发送装置，包括参数解析模块、PRB映射表生成模块、PDSCH信道符号生成模块、资源预映射模块、调制模块和IFFT+CP模块；

参数解析模块用于接收高层协议的配置信息，将其中的配置参数解析后存入寄存器中，将其中源数据存入RAM中；

PDSCH信道符号生成模块用于在高层协议下发配置信息的下一个时隙启动，首先判断配置的用户数，当用户数大于1时开始从寄存器中读取配置参数，并从RAM中读取源数据信息，然后进行信道符号生成处理，包括码块分割、添加CRC、信道编码、比特选择、比特交织、码块级联和加扰，加扰完成后得到PDSCH信道符号；

PRB映射表生成模块用于首先从寄存器中读取配置参数，并解析出各信道的资源映射参数，得到当前信道时域和频域资源分配情况，并根据其他信道的资源分配情况，得到可用于当前信道的PRB索引以及每个PRB中可用的RE个数，将RE个数和PRB索引组合后按顺序写入RAM中，即完成了PRB映射表的生成；

资源预映射模块用于根据PRB映射表将PDSCH信道符号按调制方式进行资源预映射，当PDSCH信道符号输出的同时，从PRB映射表RAM中读取对应的PRB映射参数，根据所指示的PRB索引和RE个数，将信道符号放入最终的时频资源预映射方格中；

调制模块用于从资源预映射方格中，以先时域后频域的方式读取信道符号并完成对应符号的调制；

IFFT+CP模块用于将调制后的符号进行IFFT处理和加循环前缀。

进一步的，PRB映射表的生成具体包括以下过程：

第一步，从参数解析模块的寄存器中读取配置参数，从中提取各信道的资源映射参数，并转换为资源映射可用的参数进行寄存，其中，信道的资源映射参数由时域映射参数SLIV和频域映射参数RIV表示，SLIV标识了用户的时域起始符号和符号持续长度，RIV标识了用户的频域起始PRB和PRB个数；

第二步，将PRB映射表中的数据内容分为两部分，高4比特表示PRB内可用RE个数，低12比特表示PRB所对应的PRB索引；按照用户依次写入PRB映射表的数据，根据第一步得到的信道的资源映射参数，计算得到PRB索引值，放到数据的低12比特；若当前PRB没有其他信道符号占用，则可用的RE个数为12，若当前PRB被SSB同步信号占用，则可用的RE个数为0，若当前PRB内有DMRS参考符号，且为类型1，则可用的RE个数为6，将计算得到的可用RE个数放到数据的高4比特，即得到对应用户的PRB映射表数据，将所有用户处理完毕后即可得到PRB映射表。

本发明的有益效果是：

本发明的上述方案，为星上处理的下行共享信道实现提供了一种基带处理定时方式，能够满足高层协议调度需求，同时保证基带有足够的处理时间；RB映射表的设计在PDSCH分配的RB资源与其他符号存在复用的情况下能够实现灵活的资源预映射，降低星上处理的复杂度。

附图说明

图1是本发明PDSCH信道物理层基带处理及发送装置示意图；

图2是本发明物理层处理定时示意图；

图3是本发明PRB映射表示意图；

图4是本发明PDSCH信道符号生成以及资源预映射装置示意图；

图5是本发明符号级处理的时序设计示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本发明的技术方案进行描述。

图1为本发明的一个实施例，提供了一种低轨星座系统的下行共享信道(PDSCH)的物理层基带处理及发送装置。该实施例包括参数解析、PRB映射表生成、PDSCH信道符号生成、资源预映射、调制和IFFT+CP处理等模块，最后通过DAC将数字信号转换为模拟信号发送出去。低轨星座系统采用星上处理方式，高层和物理层处理都在卫星载荷中实现，其中高层协议在CPU中实现，物理层以FPGA或ASIC形式完成数字基带处理，高层协议与物理层之间采用高速数据总线进行数据传输。

图2为PDSCH信道物理层处理的定时示意图，低轨星座系统的物理层采用OFDM波形，子载波间隔为120kHz，其帧结构包括帧、子帧及时隙，帧长为10ms，一个帧包含10个子帧，每个子帧长度为1ms；每个子帧包含8个时隙，每个时隙为0.125ms，系统按照时隙为单位进行调度。为保证物理层有充足的处理时间，高层提前两个时隙发送信道配置参数，物理层提前一个时隙开始处理，产生PRB资源映射表，生成PDSCH信道符号，同时将符号按照PRB映射表存入资源预映射缓存中，在下一个时隙开始时提前从缓存中读取数据进行调制和IFFT处理，添加CP后送到DAC接口。

参数解析模块用于接收高层协议的配置信息，将其中的配置参数解析后存入寄存器中，将其中源数据存入RAM中；

PDSCH信道符号生成模块用于在高层协议下发配置信息的下一个时隙启动，首先判断配置的用户数，当用户数大于1时开始从寄存器中读取配置参数，并从RAM中读取源数据信息，然后进行信道符号生成处理，包括码块分割、添加CRC、信道编码、比特选择、比特交织、码块级联和加扰，加扰完成后得到PDSCH信道符号；

PRB映射表生成模块用于首先从寄存器中读取配置参数，并解析出各信道的资源映射参数，得到当前信道时域和频域资源分配情况，并根据其他信道的资源分配情况，得到可用于当前信道的物理资源块(PRB)索引以及每个PRB中可用的资源单元(RE)个数，将RE个数和PRB索引组合后按顺序写入RAM中，即完成了PRB映射表的生成；

资源预映射模块用于根据PRB映射表将PDSCH信道符号按调制方式进行资源预映射，当PDSCH信道符号输出的同时，从PRB映射表RAM中读取对应的PRB映射参数，根据所指示的PRB索引和RE个数，将信道符号放入最终的时频资源预映射方格中；

调制模块用于从资源预映射方格中，以先时域后频域的方式读取信道符号并完成对应符号的调制；

IFFT+CP模块用于将调制后的符号进行IFFT处理和加循环前缀。

其中，PRB映射表生成模块是按本发明设计的能够简化PDSCH信道符号映射方法的装置，由于PDSCH为共享信道，其所在的时频域资源格中除了存在PDSCH信道符号外，还可能存在SSB、CSI-RS及PT-RS等其他符号，为方便实现PDSCH信道符号的资源映射，本发明设计了一个PRB资源映射表，用于表示在一个PRB中的子载波占用情况。低轨星座系统的子载波间隔为120kHz，带宽最大为400MHz，频域上最多支持264个RB。在正常CP时，一个时隙内有14个符号，在扩展CP时，一个时隙内有12个符号，因此设计的PRB映射表最大为14×264＝3696。

PRB映射表的生成分两步，从参数解析模块的寄存器中读取配置参数，从中提取各信道的资源映射参数，并转换为资源映射可用的参数进行寄存，其中，PDSCH信道的资源映射参数由时域映射参数SLIV和频域映射参数RIV表示。SLIV标识了用户的时域起始符号和符号持续长度，如果(L-1)≤7，则SLIV＝14·(L-1)+S；否则SLIV＝14·(14-L+1)+(14-1-S)，其中S为起始符号，L为符号持续长度。RIV标识了用户的频域起始PRB和PRB个数，如果 则/>否则 其中RB_start为起始PRB，L_RBs为分配的PRB长度，/>为当前BWP带宽内可用的PRB个数。

第二步按用户写入PRB映射表中的数据，PRB映射表中的数据内容分为两部分，分别为可用RE个数和PRB索引。一个PRB内最多有12个RE，因此用4比特表示PRB内可用的RE个数；PRB索引的最大值为3696，因此用12比特表示此PRB所对应的PRB索引，由此PRB映射表中存储数据位宽设为16比特，高4比特表示PRB内可用子载波个数，低12比特表示PRB所对应的PRB索引。按照用户依次写入其PRB映射表数据，由第一步得到了资源映射的符号和PRB信息，即可计算得到PRB索引值，放到数据的低12比特。高4比特为当前PRB可用的RE个数，假设该PRB没有其他信道符号占用，则可用的RE个数为12；假设该PRB被SSB同步信号占用，则可用的RE个数P为0；假设该PRB内有DMRS参考符号，且为类型1，则可用的RE个数为6，将计算得到的可用RE个数放到数据的高4比特，即可得到16比特的PRB映射表数据。将所有用户处理完毕后，得到如图3所示的PRB映射表。

图4所示是按本发明设计的PDSCH信道符号生成以及资源预映射，信道符号包含了的DMRS参考符号和数据符号两部分，分别从参数解析模块中获取相关参数，并按用户完成对应DMRS参考信号序列和数据编码比特的产生，之后依次从PRB映射表中读取PRB映射的参数，并以PRB为单位将DMRS序列和数据比特存入资源预映射缓存中，资源预映射缓存深度为3696。低轨星座系统的调制方式最大为64QAM，由此一个RE最多有6比特，当一个PRB全部被占用时，其比特数为6×12＝72，因此资源预映射缓存的数据位宽定义为72比特。由于DMRS和数据生成模块是并行操作的，可能会同时写入资源预映射缓存，因此这里选用真双端口RAM，支持同时读写操作。

图5所示是符号级处理的时序设计，符号级处理包括调制、IFFT和加CP，为保证在下一个时隙的起始时刻发送该时隙的第一个空口符号，需要提前进行处理，如图5中，A点为从资源预映射缓存中读取信道符号的起始位置，读取时按照先时域后频域的顺序依次读取出所有数据，然后对其进行调制；B点为开始IFFT处理的起始位置；C点为加CP的起始位置，其处理时延为CP的长度，CP类型不同，加CP的处理延时不同。加完CP的数据符号从4时隙的起始开始输出，送到DAC模块，转换为模拟信号从天线端口发送出去。

Claims (1)

1.一种低轨星座系统的下行共享信道发送装置，其特征在于，包括参数解析模块、PRB映射表生成模块、PDSCH信道符号生成模块、资源预映射模块、调制模块和IFFT+CP模块；

参数解析模块用于接收高层协议的配置信息，将其中的配置参数解析后存入寄存器中，将其中源数据存入RAM中；

PDSCH信道符号生成模块用于在高层协议下发配置信息的下一个时隙启动，首先判断配置的用户数，当用户数大于1时开始从寄存器中读取配置参数，并从RAM中读取源数据信息，然后进行信道符号生成处理，包括码块分割、添加CRC、信道编码、比特选择、比特交织、码块级联和加扰，加扰完成后得到PDSCH信道符号；

PRB映射表生成模块用于首先从寄存器中读取配置参数，并解析出各信道的资源映射参数，得到当前信道时域和频域资源分配情况，并根据其他信道的资源分配情况，得到可用于当前信道的PRB索引以及每个PRB中可用的RE个数，将RE个数和PRB索引组合后按顺序写入RAM中，即完成了PRB映射表的生成；

资源预映射模块用于根据PRB映射表将PDSCH信道符号按调制方式进行资源预映射，当PDSCH信道符号输出的同时，从PRB映射表RAM中读取对应的PRB映射参数，根据所指示的PRB索引和RE个数，将信道符号放入最终的时频资源预映射方格中；

调制模块用于从资源预映射方格中，以先时域后频域的方式读取信道符号并完成对应符号的调制；

IFFT+CP模块用于将调制后的符号进行IFFT处理和加循环前缀；

其中，PRB映射表的生成具体包括以下过程：

第一步，从参数解析模块的寄存器中读取配置参数，从中提取各信道的资源映射参数，并转换为资源映射可用的参数进行寄存，其中，信道的资源映射参数由时域映射参数SLIV和频域映射参数RIV表示，SLIV标识了用户的时域起始符号和符号持续长度，RIV标识了用户的频域起始PRB和PRB个数；

第二步，将PRB映射表中的数据内容分为两部分，高4比特表示PRB内可用RE个数，低12比特表示PRB所对应的PRB索引；按照用户依次写入PRB映射表的数据，根据第一步得到的信道的资源映射参数，计算得到PRB索引值，放到数据的低12比特；若当前PRB没有其他信道符号占用，则可用的RE个数为12，若当前PRB被SSB同步信号占用，则可用的RE个数为0，若当前PRB内有DMRS参考符号，且为类型1，则可用的RE个数为6，将计算得到的可用RE个数放到数据的高4比特，即得到对应用户的PRB映射表数据，将所有用户处理完毕后即可得到PRB映射表。