TWI838956B - 非即時譯碼方法 - Google Patents
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Abstract
一種非即時譯碼方法，應用在一無線通信系統的一接收端，該接收端執行該非即時譯碼方法包括：確認當前子幀為非即時譯碼子幀後，對該非即時譯碼子幀進行導頻通道估計，並儲存該當前子幀的頻域數據；確認當前子幀為鄰近該非即時譯碼子幀的後續子幀後，在該後續子幀上合併該非即時譯碼子幀的導頻通道估計及該後續子幀所進行的導頻通道估計後，並進行數據資源片(Resource Elements)的通道估計；根據合併後的導頻通道估計得到數據資源片上的通道估計，分別對該非即時譯碼子幀及該後續子幀進行均衡、解拌碼及速率解匹配。
Description
本申請涉及一種無線通信技術，特別是一種用在無線通信技術的非即時譯碼方法及其相關電路。
降低開銷以及改善接收端性能，是通信系統不變的追求。降低開銷可以直接減少功耗，而改善接收端性能可以減少重傳次數，也間接地減少了功耗。這種需求在對功耗要求比較苛刻的低功率廣域網路裡尤為強烈。
本申請關注的是在當前子幀不需要立即輸出譯碼結果的系統。充分利用系統自身的特點，改善部分數據塊的通道估計性能，在降低處理開銷的同時獲得性能提升。
先前已有方案針對此類系統做過一些性能改進的嘗試。比如，文獻「減少窄頻物聯網(Narrow-Band Internet of Things，NB-IoT)系統資訊擷取時間(Reduction of NB-IoT system information acquisition time)」，是透過符號級相干合併來改善性能，符號級合併可以改善接收數據，進而也改善了通道估計，然而這種思維僅限於數據相同的情況，如果兩個子幀上數據不是簡單的重複，則不能在通道估計和均衡之前進行符號級合併。
還有一些別的優化通道估計的思維，比如文獻「關於NB-IoT SI擷取延遲的LS回覆(LS reply on NB-IoT SI acquisition delay)」，有提到可以
增加通道估計合併子幀數，不過在通道時變性較強時或者有殘餘頻率偏移時，較長間隔的子幀在一起合併的效果會大打折扣。
基於這些考慮，當前非即時譯碼系統確實是有待進一步提出更佳解決方案的必要性。
本申請實施例提供一種非即時譯碼系統以及其方法，其能夠解決當兩個子幀上數據不是簡單的重複，則不能在通道估計和均衡之前進行符號級合併的問題；也能夠解決在通道時變性較強時或者有殘餘頻率偏移時，較長間隔的子幀在一起合併的效果會受影響的問題。
為了解決上述技術問題，本申請是這樣實現的：提供了一種非即時譯碼方法，是應用在一無線通信系統的一接收端，該接收端執行該非即時譯碼方法包括以下步驟：確認一當前子幀為一非即時譯碼子幀後，對該非即時譯碼子幀進行一導頻通道估計，並儲存該當前子幀的一頻域數據；確認一當前子幀為鄰近該非即時譯碼子幀的一後續子幀後，在該後續子幀上合併該非即時譯碼子幀的該導頻通道估計及該後續子幀所進行的一導頻通道估計後並進行一數據資源片(Resource Elements，RE)的一通道估計；根據合併後的一導頻通道估計得到該數據RE上的該通道估計，分別對該非即時譯碼子幀及該後續子幀進行一均衡、一解拌碼及一速率解匹配。
因此，本申請可以適用在數據非直接重複的情況，而且對通道的時變性和殘餘頻率偏移相對不敏感。
S110~S200:步驟
600:MIMO-OFDM接收端
601:天線
602:移除循環前綴及傅立葉轉換電路
603:通道估計
604:均衡器
605:並列轉串列電路
606:解調器
607:位元流接收電路
圖1為本申請一實施例之非即時譯碼方法之接收流程圖。
圖2為接續圖1之非即時譯碼方法之接收流程圖。
圖3為接續圖2之非即時譯碼方法之接收流程圖。
圖4為傳輸塊大小(Transport Block Size，TBS)=208bits時，使用本發明方案和使用傳統常規流程時的性能對比圖。
圖5為TBS=680bits時，使用本發明方案和使用傳統常規流程時的性能對比圖。
圖6為本發明的非即時譯碼方法應用在一MIMO-OFDM(Multiple-Input Multiple-Output-Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)設備的示意圖。
下面將結合本申請實施例中的圖式，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。
本申請適用在非即時譯碼系統，例如是對於那種不是數據直接重複的非即時譯碼系統。如窄頻物聯網(Narrow-Band Internet of Things，NB-IoT)系統在Release 15版本時引入的額外的SIB1(Additional System Information Block 1)傳輸機制。因為對於數據直接重複的情況，在時域或者頻域對接收數據做符號級合併是更為簡潔的方案。
在網路系統中，經常有一個數據塊分成複數個子幀傳輸的情況，譯碼往往發生在數據塊接收完全之後，因此不是每個子幀都需要譯碼，在這些不需要譯碼的子幀，均衡結果是不需要在當前子幀即時譯碼時使用。
在介紹本申請的實施例前，為了便於理解本申請與傳統做法的不同之處，在文獻「MIMO-OFDM Wireless Communications with Matlab」提到
了OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)通信系統的一般流程，在文獻「A Tutorial on NB-IOT Physical Layer Design」與文獻「An Efficient Downlink Receiver Design for NB-IoT」提到了NB-IoT的通用發送和接收流程。相較於傳統作法，本申請的思維是可以將這些非即時譯碼子幀的均衡及之後處理延遲到後續子幀，以便使用與後續子幀通道估計合併後的通道估計結果。另外，本申請適用在非即時譯碼系統，例如是對於那種不是數據直接重複的非即時譯碼情況。
在OFDM通信系統中的通道頻寬由多個資源塊(Resource Block，RB)組成，其中連續的複數個子載波組成一個資源塊。而資源片(Resource Element，RE)被定義為一個子載波(頻域)和一個OFDM符號(時域)。
關於本申請一實施例，本申請不限於附加的系統資訊區塊(Additional SIB1)，不過為方便理解，以Additional SIB1為例闡述本申請的實施例，請參閱圖1所示。
具體來說，Additional SIB1啟動時，重複為16，週期為2560ms，意即，一個完整的SIB1數據塊包含16個SIB1子幀，SIB1數據之數據結構：一次重複時間跨度為160ms，法定SIB1為每隔1個幀的子幀索引編號4上傳輸，Additional SIB1機制開啟時，在有SIB1-NB(Narrowband Master Information Block)的子幀索引編號4前面的子幀索引編號3也承載SIB1-NB的數據。在3GPP TS 36.211的文獻「3rd Generation Partnership Project；Technical Specification Group Radio Access Network；Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)；Physical channels and modulation」中第10.2.6章節提到，在收到Additional SIB1時，若為獨立(StandAlone)模式，NRS(Narrowband Reference Signal)存在於子幀#0，#1，#3，#4，不含NSSS(Narrowband
Secondary Synchronization Signal)的子幀#9。若帶內(InBand)模式，NRS存在於子幀#0，#4，不含NSSS的子幀#9，以及承載SIB1的子幀#3上。因此傳輸SIB1的#3前面間隔1子幀的位置是不能假定有NRS的。考慮到在Additional SIB1時，一個完整的SIB1數據塊包含16個SIB1子幀，在#3上往往沒有接收到完整的數據塊，不需要譯碼，本發明考慮在#3時僅執行到導頻通道估計，在鄰近的#4上合併子幀#3和#4的導頻通道估計並進行數據RE通道估計後，對儲存下來的子幀#3上的頻域數據進行均衡及之後的操作，子幀#4本身的其他操作不變。
如圖1所示，其包括一種非即時譯碼方法，是應用在一無線通信系統，該無線通信系統包括一發送端與相對應的一接收端，該非即時譯碼方法是解決非即時譯碼情況中如果兩個子幀上數據不是簡單的重複，則不能在通道估計和均衡之前進行符號級合併的技術問題。另外，該非即時譯碼方法通過儘可能地利用鄰近子幀進行合併，對通道時變性或殘餘頻率偏移相對不敏感。
請參閱圖1，其中該接收端執行該非即時譯碼方法包括以下步驟：確認當前子幀為非即時譯碼子幀後，對該非即時譯碼子幀進行導頻通道估計，並儲存該子幀的頻域數據供後續子幀進行均衡及之後的有關處理；確認當前子幀為鄰近該非即時譯碼子幀的後續子幀後，在該後續子幀上合併該非即時譯碼子幀的導頻通道估計及該後續子幀所進行的導頻通道估計後並進行數據RE的通道估計；根據合併後的導頻通道估計得到數據RE上的通道估計，分別對該非即時譯碼子幀及該後續子幀進行均衡、解拌碼及速率解匹配。
具體來說，請參閱圖1至3所示，在接收端執行該非即時譯碼系統的流程優化方法時，該非即時譯碼方法包括以下步驟(簡單起見，下述描述僅針對包含SIB1的子幀#3和#4)：
步驟S110：先將正交頻分多工(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM)信號進行解調。
步驟S120：確認當前子幀是否為非即時譯碼子幀後，意即確認當前子幀是否為子幀索引編號3。若是(子幀索引編號為3)，則進行頻域數據儲存，以便在後續子幀(即子幀索引編號4)處理(步驟S122)，儲存完畢後進入步驟S130。若否(子幀索引編號為4)，則無須進行頻域數據儲存，直接進入步驟S130。
步驟S130：進行當前子幀的導頻通道估計(NRS channel Estimation)。若當前子幀為子幀索引編號3，則儲存導頻通道估計。
步驟S140：確認當前子幀是否為鄰近該非即時譯碼子幀的後續子幀(即子幀索引編號4)。若是，則在子幀索引編號4上合併子幀索引編號3及子幀索引編號4所進行的導頻通道估計(步驟S142)。
在此步驟中，若當前子幀為子幀索引編號3，則執行到步驟S140即可(步驟S144)，若當前子幀為子幀索引編號4，則繼續執行以下步驟。
步驟S150：根據合併後的導頻通道估計得到數據RE上的通道估計。
步驟S160：以數據RE上的通道估計結果，分別對子幀索引編號3上的頻域數據及子幀索引編號4上的頻域數據進行均衡、解拌碼。
步驟S170：分別將子幀索引編號3和子幀索引編號4上的均衡、解拌碼後的軟訊息寫入與發送端交織後數據對應的循環緩衝器(Buffer)，及速率解匹配。
在此步驟中，判斷當前子幀是否觸發譯碼的條件(步驟S172)，觸發譯碼的條件包括接收到完整的數據塊。若是，則繼續執行以下步驟。若否，則結束當前子幀的處理(步驟S176)。
步驟S180：對循環緩衝器(Buffer)的軟訊息進行解交織。
步驟S190：譯碼。
步驟S200：循環冗餘核對(Cyclic Redundancy Check，CRC)，簡稱CRC核對。
模擬效果請參考圖4和圖5。Additional SIB1下的TBS(Transport Block Size)配置如文獻「3GPP TS 36.213：Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)；Physical channels and modulation(R15),2018」的表格16.4.1.5.2-1所述，MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)是複數個輸入和複數個輸出。選取最大和最小的TBS來進行說明。圖4與圖5分別是TBS=208bits，和TBS=680bits時，使用本發明方案和使用傳統常規流程時的性能對比。模擬條件為InBand模式，雙天線，通道為ETU(Extended Typical Urban model)，都卜勒增寬為5Hz，頻率偏移為50Hz。
可以看到使用本發明方案後，在TBS=208bits時達到BLER(Block Error Rate，字組錯誤率)5%時所需的訊噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)相對於傳統方案低0.6dB左右，在TBS=680bits時達到BLER 5%時所需的SNR相對於傳統方案低0.4dB左右。因為Additional SIB1傳輸的工作點較低，以及有NRS的傳輸子幀比較稀疏，多合併一個子幀的通道估計獲得了可觀的性能增益。
如圖6所示，本發明的非即時譯碼方法可應用在一MIMO-OFDM接收端600，該MIMO-OFDM接收端包括複數個天線601、複數個移除循環前綴(Cyclic Prefix，CP)及傅立葉轉換(Fast Fourier Transform，FFT)電路602、一通道估計(Channel Estimation)603與多數個均衡器(Equalizer)604、一並列轉串列電路(Parallel to Serial(P/S))605、一解調器(Demodulator)606及一位元流接收電路(Bit Stream Receiver)607。可由該MIMO-OFDM接收端600中的該均衡器(Equalizer)604來執行本發明的非即時譯碼方法，改善了均衡器內部所用到的通道估計的結果。
綜上所述，由於在子幀#3上只進行導頻通道估計，不進行數據RE的通道估計，只在子幀索引編號4上進行數據RE的通道估計，以一對子幀索引編號3和子幀索引編號4來看，本申請相對於傳統流程節省了一次數據RE的通道估計操作，整體處理開銷有所降低。本申請可以適用在數據非直接重複的情況，在改善性能的同時降低了處理開銷，而且對通道的時變性和殘餘頻率偏移相對不敏感。
S110:步驟
S120:步驟
S122:步驟
Claims (10)
- 一種非即時譯碼方法，應用在一無線通信系統的一接收端，該接收端執行該非即時譯碼方法，包括以下步驟：確認一當前子幀為一非即時譯碼子幀後，對該非即時譯碼子幀進行一導頻通道估計；確認一當前子幀為鄰近該非即時譯碼子幀的一後續子幀後，在該後續子幀上合併該非即時譯碼子幀的該導頻通道估計及該後續子幀所進行的一導頻通道估計後，並進行一數據資源片的一通道估計；根據合併後的一導頻通道估計得到該數據資源片上的該通道估計，分別對該非即時譯碼子幀及該後續子幀進行一均衡、一解拌碼及一速率解匹配。
- 如請求項1所述之非即時譯碼方法，其中，在確認該當前子幀為該非即時譯碼子幀後，還包括：將該非即時譯碼子幀一頻域數據資源片上的一數據進行儲存，以供該後續子幀處理之步驟。
- 如請求項1所述之非即時譯碼方法，其中，在該接收端執行對該非即時譯碼子幀進行該導頻通道估計之步驟後，確認該當前子幀是否為該後續子幀；若否，則中斷執行後續步驟。
- 如請求項1所述之非即時譯碼方法，其中，在該接收端執行進行該數據資源片的該通道估計之步驟中，是將該合併後的該導頻通道估計作該數據資源片上的該通道估計。
- 如請求項1所述之非即時譯碼方法，其中，在該接收端執行該速率解匹配之步驟中，是分別將對該非即時譯碼子幀和該後續子幀上的均衡解拌碼後的一軟訊息寫入與一發送端交織後數據對應的一循環緩衝器。
- 如請求項5所述之非即時譯碼方法，其中，在該接收端執行該速率解匹配之步驟後，判斷該當前子幀是否觸發譯碼的條件，若是，則繼續執行後續步驟。
- 如請求項6所述之非即時譯碼方法，其中，在該接收端判斷該當前子幀觸發譯碼的條件時，對該循環緩衝器的該軟訊息進行一解交織。
- 如請求項7所述之非即時譯碼方法，其中，在該接收端執行該解交織之步驟後，對該循環緩衝器的該軟訊息進行一譯碼。
- 如請求項8所述之非即時譯碼方法，其中，在該接收端執行該譯碼之步驟後，對該譯碼後的該軟訊息進行一循環冗餘核對。
- 如請求項1所述之非即時譯碼方法，其中，在該接收端執行該均衡及以後之步驟中，同時處理之前儲存的鄰近該非即時譯碼子幀的一頻域數據。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI838956B true TWI838956B (zh) | 2024-04-11 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106961403A (zh) | 2017-04-02 | 2017-07-18 | 苏州桑泰海洋仪器研发有限责任公司 | 一种基于稀疏信道模型的ofdm水声语音通信多普勒补偿估计方法 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106961403A (zh) | 2017-04-02 | 2017-07-18 | 苏州桑泰海洋仪器研发有限责任公司 | 一种基于稀疏信道模型的ofdm水声语音通信多普勒补偿估计方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 網路文獻 3GPP Technical Specification " 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Physical channels and modulation(Release 17)" 3GPP 2022/06/23 https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/36_series/36.211/36211-h20.zip |
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