CN115801188B - 一种通信信道的解调方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种通信信道的解调方法及装置，所述方法包括：收集通信信道的数据至所述数据构成一个完整符号；计算所收集的数据中两个相邻子载波的相位和相角；根据调制方式与当前子载波的相角推算下一个子载波的符号调制结果，并根据所述符号调制结果分别解算解码结果；将解码结果中生成的控制信道比特流根据生成方式进行校验，所述生成方式包括CRC校验方式或者其他规则校验方式。本发明实施例提供的技术方案，通过采用非相干解调方法对控制信道进行解调，无需等待同步过程的精细信道估计结果，再进行跟踪的信道补偿，降低了对精细信道估计的要求，给处理算法过程提供了充裕的时间，降低了对处理器主频或者硬件处理资源的要求。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信信道的解调方法及装置。
背景技术
对于大多数OFDM通信系统，相干解调分成信道估计以及均衡两个匹配单元，信道估计用以估计从发射端到接收端的信道函数。而均衡则根据信道估计的结果对接收信号进行恢复。
而目前实际使用中的OFDM通信系统，又分成连续帧结构以及突发帧结构两种形式。而连续帧结构大多应用于星状拓扑结构，其代表为LTE/5G，而突发帧结构大多用于MESH(网状)网络,其代表主要是Wifi/BLE等物联网应用。
对于连续帧结构往往由中心节点(基站)控制整个网络参数，包括频率，时间等。由中心节点向客户端的数据传输称为下行链路，反之为上行链路。在下行链路中，会有专业的下行信道用于指导客户端的同步/定时以及信道估计，一般称之为广播信道。该信道传输的信息为预定信息，而接收方则会利用该信道对传输链路进行细致评估。对于突发帧结构收发双方地位对等，因此其会在帧前部追加预先已知的前导信号，用于频率时间同步。同样，接收机也利用该部分信号对信道进行详细评估。
对于大多数的通信协议，帧结构一般分成3大类。分别为：引导部分(广播信道/同步信道/寻呼信道)、控制部分(FICH/PDCCH/SIG/FCH)和数据承载部分(PDSCH/PAYLOAD)。而这三部分的分布是上下顺序紧密相连的，对于接收方，先接收到引导部分，根据引导部分精确计算信道估计，再根据信道恢复控制部分，通过控制单元里对数据承载方式的描述，最后解析出发送方实际传输的信息。
而OFDM通信系统需要将数据接收到一定程度(一个符号)，方可进行OFDM解调操作。对于通信系统，传输上是时间连续的。因此用于精细信道估计的信号准备进行OFDM处理时，控制信道的数据已经到达接收机。如果控制信道仍采用相干解调方式进行处理，按照流模式处理要求，在追加缓存的处理模式下，精细的信道估计必须在下一个OFDM处理完成前计算完成。则对精细的信道估计有严格时间要求，则在处理主频已定的情况下，能进行的处理算法过程就被约束。如要增强精细信道估计的准确性以及普遍性，只能提高处理能力，例如增加处理器主频或者增加硬件处理资源。而紧随同步之后的控制信道，一般会采用低阶调制信号或者更稳健的传输模式。因此，控制信道无需采用同步信道过程中获得信道进行相干解调。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明实施例的目的在于提供一种通信信道的解调方法及装置，采用非相干解调对控制信道进行解调，无需等待同步过程的精细信道估计结果，再进行跟踪的信道补偿，最后再均衡才能获取控制信道信息，提高了通信信道的解调效率。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种通信信道的解调方法，所述方法包括步骤：
S102、收集通信信道的数据至所述数据构成一个完整符号，所述完整符号为通信信道系统的最小传输单元；
S104、根据以下公式计算所收集的数据中两个相邻子载波的相位和相角：
phi(n)＝symb(n+1)/symb(n)
angle(n)＝actan(imag(phi(n)/real(phi(n)))
其中，phi()表示子载波的相位，angle()表示子载波的相角；symb()表示子载波的有效数据；imag()表示计算虚部，real()表示计算实部；当通信信道为OFDM信道时，1≤n≤N，N表示FFT的点数；当通信信道为扩频信道时，n表示时域采样点的序号，1≤n≤X，X为预设的采样值；
S106、根据调制方式与当前子载波的相角推算下一个子载波的符号调制结果，并根据所述符号调制结果分别解算解码结果；
S108、将解码结果中生成的控制信道比特流根据生成方式进行校验，所述生成方式包括CRC校验方式或者其他规则校验方式。
进一步的，若所述通信信道为OFDM通信系统，则n与n+1表示频率层面的相邻；若所述通信信道为扩频通信系统，则n与n+1表示时间层面的相邻。
进一步的，所述S106中，根据调制方式与当前子载波的相角推算下一个子载波的符号调制结果，并根据所述符号调制结果分别解算解码结果，包括：
如果下一个子载波的符号调制结果是bpsk，则将该子载波根据解码公式计算解码结果；
如果下一个子载波的符号调制结果是qpsk，则将该子载波分成虚部和实部分别根据解码公式计算解码结果；
其中，设数据的初始值为-1(bpsk)，(-1,-1)(qpsk)。
进一步的，所述解码公式包括：
其中，设modu(0)＝―1。
进一步的，所述校验包括判断初始设置是否合理。
进一步的，所述根据生成方式进行校验包括：
针对使用前向纠错编解码的译码，采用第一校验方法进行校验；
针对使用盲检测法的译码，采用第二校验方法进行校验。
进一步的，所述第一校验方法包括：
将modu(0)经过对应的前向纠错编解码，通过CRC校验初始modu(0)的取值是否正确，如果CRC校验结果错误，则修改初始值并再次校验，直至CRC校验结果正确为止。
进一步的，所述第二校验方法包括：
采用盲相关公式计算value(t)：
value(t)＝∑modu(m)*x(m,t)
其中，m为子载波数量，选取|value(t)|的t值，作为扩频类控制信道的译码结果。
根据本发明的第二个方面，提供了一种通信信道的解调装置，所述装置包括：
数据收集模块，用于收集通信信道的数据至所述数据构成一个完整符号，所述完整符号为通信信道系统的最小传输单元；
子载波相位和相角计算模块，用于根据以下公式计算所收集的数据中两个相邻子载波的相位和相角：
phi(n)＝symb(n+1)/symb(n)
angle(n)＝actan(imag(phi(n)/real(phi(n)))
其中，phi(n)表示子载波的相位，angle(n)表示子载波的相角；symb()表示子载波的有效数据；imag()表示计算虚部，real()表示计算实部；当通信信道为OFDM信道时，1≤n≤N，N表示FFT的点数；当通信信道为扩频信道时，n表示时域采样点的序号，1≤n≤X，X为预设的采样值；
解码结果计算模块，用于根据调制方式与当前子载波的相角推算下一个子载波的符号调制结果，并根据所述符号调制结果分别解算解码结果；
校验模块，用于将解码结果中生成的控制信道比特流根据生成方式进行校验，所述生成方式包括CRC校验方式或者其他规则校验方式。
根据本发明的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的可执行指令，其所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一个方面所述的方法。
综上所述，本发明实施例提供了一种通信信道的解调方法，所述方法包括步骤：收集通信信道的数据至所述数据构成一个完整符号，所述完整符号为通信信道系统的最小传输单元；计算所收集的数据中两个相邻子载波的相位和相角；根据调制方式与当前子载波的相角推算下一个子载波的符号调制结果，并根据所述符号调制结果分别解算解码结果；将解码结果中生成的控制信道比特流根据生成方式进行校验，所述生成方式包括CRC校验方式或者其他规则校验方式。本发明实施例提供的技术方案，通过采用非相干解调方法对控制信道进行解调，无需等待同步过程的精细信道估计结果，再进行跟踪的信道补偿，降低了对精细信道估计的要求，给处理算法过程提供了充裕的时间，降低了对处理器主频或者硬件处理资源的要求。
附图说明
图1是本发明实施例提供的通信信道的解调方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面对结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明。本发明的实施例中，提供了一种通信信道的解调方法，图1中示出了该通信信道的解调方法的流程图，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
S102、收集通信信道的数据至所述数据构成一个完整符号，所述完整符号是指通信信道系统的最小传输单元。对于不同通信系统，完整符号的长度包含的数据不定，例如，正交调制频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，以下简称“OFDM”)系统中,一个完整符号(Symbol)，包括一个循环前缀(CP)+FFT长度数据，具体由通信协议规定。在OFDM通信系统中，该完整符号是经过FFT处理后的信号，而在扩频通信系统中，则指不经过FFT处理的信号。
S104、根据以下公式计算所收集的数据中两个相邻子载波的相位和相角：
phi(n)＝symb(n+1)/symb(n)
angle(n)＝actan(imag(phi(n)/real(phi(n)))
其中，phi()表示子载波的相位，angle()表示子载波的相角；symb()表示子载波的有效数据；imag()表示计算虚部，real()表示计算实部；当通信信道为OFDM信道时，1≤n≤N，N表示FFT的点数；当通信信道为扩频信道时，n表示时域采样点的序号，1≤n≤X，X为预设的采样值。针对公式中的n，若通信信道为OFDM通信系统，则n与n+1表示频率层面的相邻；若所述通信信道为扩频通信系统，则n与n+1表示时间层面的相邻。
S106、根据调制方式与当前子载波的相角推算下一个子载波的符号调制结果，并根据所述符号调制结果分别解算解码结果。如果下一个子载波的符号调制结果是bpsk，则将该子载波根据解码公式计算解码结果；
如果下一个子载波的符号调制结果是qpsk，则将该子载波分成虚部和实部分别根据解码公式计算解码结果；
其中，设数据的初始值为-1(bpsk)，(-1,-1)(qpsk)，即在二进制相移键控(BinaryPhase Shift Keying，以下简称“bpsk”)调制方式下，设置初始值1个数一个符号；正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，以下简称“qpsk”)调制方式下，设置初始值2个数一个符号，该数据的初始值的设置用于猜测接收到的第一个符号是什么数。数据的初始值根据如下原则设置，猜测规定对于目前的发射机都是2元编码，非1即0，则在该实施例中，首先猜测第一个数据是0，根据本实施例提供的方法在第一个数据是0的猜测基础上会解析出一个结果，如果猜错了，数据与真实信号将是全反，可以从解析的结果中发现。那么，如果从解析的结果中发现反相，则说明初始猜测的设置是错的，那把数据反向即可。
本发明该实施例中，所采用的解码公式如下式所示：
其中，设modu(0)＝―1。
由于发射机的原始数据在逻辑层面只会是0或1，但是0在物理层面不存在，因此本发明实施例中，将0按照-1处理。例如需要传输的信号为01，在本发明实施例中，使用-1v作为0，1v作为1在电路上传输。
S108、将解码结果中生成的控制信道比特流根据生成方式进行校验，所述生成方式包括CRC校验方式或者其他规则校验方式。根据通信协议规定，有些协议中规定数据使用CRC校验，有些使用其他的校验方式，该步骤中，接收机根据协议规定的校验方式来校验所解析结果是否正确。所述校验包括判断初始设置是否合理。该步骤中，校验的方式包括：
针对使用前向纠错编解码的译码，采用第一校验方法进行校验；针对使用盲检测法的译码，采用第二校验方法进行校验。当前常见的控制信道通常有两大类生成方式，其一为以网络制式LTE的物理下行控制信道(Physical Downlink Control Channel，以下简称“PDCCH”)或国网低压电力线高速载波通信(HPLC)中的前向基本业务信道(FCH)为代表的使用前向纠错编解码(FEC)译码，一种为网络制式LTE FICH或国网双模中的SIG信道的盲检测法译码，分别采用第一校验方法和第二校验方法进行校验。
其中，第一校验方法包括：
将modu(0)经过对应的前向纠错编解码，通过CRC校验初始modu(0)的取值是否正确，如果CRC校验结果错误，则修改初始值并再次校验，直至CRC校验结果正确为止。修改初始值的原则是，根据协议能发现所猜测的第一个符号携带的数据是否为真实结果，如果不是，则进行反相处理。
第二校验方法包括：
采用盲相关公式计算value(t)：
其中，m为子载波数量，选取|value(t)|的t值，作为扩频类控制信道的译码结果。
本发明该实施例的方法对于输入信号时偏有严格要求，当bpsk调制时，要求时偏小于1/4*FFT点数，而采用qpsk调制时，则要求时偏小于1/16*FFT点数。本发明实施例提供的方法对频偏不敏感，非常适用于频偏估计不准确(低信噪比)。另外对于有较大延时的数字滤波器的数字通信系统也具有优势。因为信号频偏是通过前导(广播)部分检测完成，但计算出频偏时，后续的控制信号已经进入接收机，即已经无法数字滤波器中的nco(数字振荡器)单元进行频偏纠正。通常说，控制信道更适合非相干解调方案。
本发明的实施例，还提供了一种通信信道的解调装置，所述装置包括：
数据收集模块，用于收集通信信道的数据至所述数据构成一个完整符号，所述完整符号为通信信道系统的最小传输单元；
子载波相位和相角计算模块，用于根据以下公式计算所收集的数据中两个相邻子载波的相位和相角：
phi(n)＝symb(n+1)/symb(n)
angle(n)＝actan(imag(phi(n)/real(phi(n)))
其中，phi(n)表示子载波的相位，angle(n)表示子载波的相角；symb()表示子载波的有效数据；imag()表示计算虚部，real()表示计算实部；当通信信道为OFDM信道时，1≤n≤N，N表示FFT的点数；当通信信道为扩频信道时，n表示时域采样点的序号，1≤n≤X，X为预设的采样值；
解码结果计算模块，用于根据调制方式与当前子载波的相角推算下一个子载波的符号调制结果，并根据所述符号调制结果分别解算解码结果；
校验模块，用于将解码结果中生成的控制信道比特流根据生成方式进行校验，所述生成方式包括CRC校验方式或者其他规则校验方式。
本发明该实施例通信信道的解调装置中各模块实现其功能的具体过程与本发明上一个实施例通信信道的解调方法中所采用的步骤相同，在此将省略其重复描述。
本发明的实施例，还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的可执行指令，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如本发明上述实施例中所述的方法。
综上所述，本发明实施例涉及一种通信信道的解调方法，所述方法包括步骤：收集通信信道的数据至所述数据构成一个完整符号，所述完整符号为通信信道系统的最小传输单元；计算所收集的数据中两个相邻子载波的相位和相角；根据调制方式与当前子载波的相角推算下一个子载波的符号调制结果，并根据所述符号调制结果分别解算解码结果；将解码结果中生成的控制信道比特流根据生成方式进行校验，所述生成方式包括CRC校验方式或者其他规则校验方式。本发明实施例提供的技术方案，通过采用非相干解调方法对控制信道进行解调，无需等待同步过程的精细信道估计结果，再进行跟踪的信道补偿，降低了对精细信道估计的要求，给处理算法过程提供了充裕的时间，降低了对处理器主频或者硬件处理资源的要求。
应当理解的是，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种通信信道的解调方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
S102、收集通信信道的数据至所述数据构成一个完整符号，所述完整符号为通信信道系统的最小传输单元；
S104、根据以下公式计算所收集的数据中两个相邻子载波的相位和相角：
phi(n)＝symb(n+1)/symb(n)
angle(n)＝actan(imag(phi(n)/real(phi(n)))
其中，phi()表示子载波的相位，angle()表示子载波的相角；symb()表示子载波的有效数据；imag()表示计算虚部，real()表示计算实部；当通信信道为OFDM信道时，1≤n≤N，N表示FFT的点数；当通信信道为扩频信道时，n表示时域采样点的序号，1≤n≤X，X为预设的采样值；
S106、根据调制方式与当前子载波的相角推算下一个子载波的符号调制结果，并根据所述符号调制结果分别解算解码结果；
S108、将解码结果中生成的控制信道比特流根据生成方式进行校验，所述生成方式包括CRC校验方式或者其他规则校验方式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述通信信道为OFDM通信系统，则n与n+1表示频率层面的相邻；若所述通信信道为扩频通信系统，则n与n+1表示时间层面的相邻。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S106中，根据调制方式与当前子载波的相角推算下一个子载波的符号调制结果，并根据所述符号调制结果分别解算解码结果，包括：
如果下一个子载波的符号调制结果是bpsk，则将该子载波根据解码公式计算解码结果；
如果下一个子载波的符号调制结果是qpsk，则将该子载波分成虚部和实部分别根据解码公式计算解码结果；
其中，设数据的初始值为-1(bpsk)，(-1,-1)(qpsk)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述解码公式包括：
其中，设modu(0)＝-1。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述校验包括判断初始设置是否合理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据生成方式进行校验包括：
针对使用前向纠错编解码的译码，采用第一校验方法进行校验；
针对使用盲检测法的译码，采用第二校验方法进行校验。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一校验方法包括：
将modu(0)经过对应的前向纠错编解码，通过CRC校验初始modu(0)的取值是否正确，如果CRC校验结果错误，则修改初始值并再次校验，直至CRC校验结果正确为止。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二校验方法包括：
采用盲相关公式计算value(t)：
value(t)＝∑modu(m)*x(m,t)
其中，m为子载波数量，选取|value(t)|的t值，作为扩频类控制信道的译码结果。
9.一种通信信道的解调装置，其特征在于，所述装置包括：
数据收集模块，用于收集通信信道的数据至所述数据构成一个完整符号，所述完整符号为通信信道系统的最小传输单元；
子载波相位和相角计算模块，用于根据以下公式计算所收集的数据中两个相邻子载波的相位和相角：
phi(n)＝symb(n+1)/symb(n)
angle(n)＝actan(imag(phi(n)/real(phi(n)))
其中，phi(n)表示子载波的相位，angle(n)表示子载波的相角；symb()表示子载波的有效数据；imag()表示计算虚部，real()表示计算实部；当通信信道为OFDM信道时，1≤n≤N，N表示FFT的点数；当通信信道为扩频信道时，n表示时域采样点的序号，1≤n≤X，X为预设的采样值；
解码结果计算模块，用于根据调制方式与当前子载波的相角推算下一个子载波的符号调制结果，并根据所述符号调制结果分别解算解码结果；
校验模块，用于将解码结果中生成的控制信道比特流根据生成方式进行校验，所述生成方式包括CRC校验方式或者其他规则校验方式。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的可执行指令，其特征在于，所述处理器执行所述可执行指令时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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| CN115801188A (zh) | 2023-03-14 |
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