一种基于专网的OFDMA的物理层上下行处理方法与流程

本发明涉及上下行处理方法，尤其涉及一种基于专网的OFDMA的物理层上下行处理方法。

背景技术：

术语解释：

LTE：长期演进。

OFDMA：正交频分多址。

SC-FDMA：单载波频分多址。

3GPP:第三代合作伙伴计划。

PAPR：峰均比。

BCP：比特加速器。

PUSCH：物理上行共享信道。

PDSCH：物理下行共享信道。

LTE是基于OFDMA技术，由3GPP组织制定的全球通用移动通信标准，包括FDD和TDD两种模式，用于成对频谱和非成对频谱。LTE物理层标准协议定义了上行链路采用SC-FDMA技术，而不采用下行链路的OFDMA技术，这是考虑到多载波带来的高PAPR会影响终端的射频成本和电池寿命。

从图1和图2的比较中可以看出，LTE上下行链路处理最大的不同点在于，上行链路增加了传输预编码处理。传输预编码，本质上一个离散傅立叶变换，将调制映射的符号从时域变换到频域。后面生成SC-FDMA信号的时候，再从频域转换到时域，实现了降低输出信号峰均比的目的。

虽然采用SC-FDMA的技术，降低了对终端射频动态范围的要求，降低了终端成本，提升了终端的待机续航能力，然而，从接收解调的角度看，其性能是劣于OFDMA技术的。原因在于OFDMA接收解调是在频域进行，假如信道是频率选择性的，其性能取决于深衰落的子载波，可以采用频域调度来避免；而SC-FDMA的接收解调，是在时域内，并且其信号是IFFT之前信号的平均，不能有效利用信道频率选择性。另一方面，对于OFDMA的高PAPR，可以找到合适的加窗方法，一定程度上对PAPR进行抑制。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于专网的OFDMA的物理层上下行处理方法。

本发明提供了一种基于专网的OFDMA的物理层上下行处理方法，包括完全相同的上行处理方法和下行处理方法，其中，所述上行处理方法的流程为：加扰；调制映射；层映射；预编码；资源映射；OFDMA信号生成。

作为本发明的进一步改进，所述上行处理方法和下行处理方法均采用TI公司设计的KeyStone Soc架构系列芯片进行处理。

作为本发明的进一步改进，LTE物理层PDSCH采用KeyStone Soc架构系列芯片进行发送处理过程为：传输块CRC；码块分割与CRC；信道编码；速率匹配；调制；子载波连接；增益控制；预编码；IFFT；天线端口发送。

作为本发明的进一步改进，LTE物理层PUSCH采用KeyStone Soc架构系列芯片进行发送处理过程为：传输块CRC；码块分割与CRC；信道编码；速率匹配；调制；信道交织；子载波映射；增益控制；预编码；IFFT；天线端口发送。

作为本发明的进一步改进，LTE物理层PUSCH采用KeyStone Soc架构系列芯片进行接收处理过程为：天线端口接收；FFT；MIMO均衡；IDFT；频率纠正；解信道交织；软解调；解速率匹配；译码；传输块级联；解CRC。

作为本发明的进一步改进，LTE物理层PDSCH采用KeyStone Soc进行接收处理过程为：天线端口接收；FFT；MIMO均衡；频率纠正；解信道交织；软解调；译码；传输块级联；解CRC。

本发明的有益效果是：通过上述方案，实现OFDMA物理层的上下行接收，即对于基站侧和终端侧都使用相同的芯片做发送和接收方案处理，降低了成本与产品设计开发周期。

附图说明

图1是现有LTE上行链路处理流程图。

图2是现有LTE下行链路处理流程图。

图3是现有LTE上行PUSCH发送处理流程图。

图4是现有LTE下行PDSCH发送处理流程图。

图5是本发明一种基于专网的OFDMA的物理层上下行处理方法中的上行处理方法的流程图。

图6是TI公司KeyStone Soc架构芯片示意图。

图7是LTE物理层PDSCH发送处理流程图。

图8是改进后OFDMA上行采用KeyStone Soc发送处理流程图。

图9是LTE上行采用KeyStone Soc进行PUSCH接收。

图10是采用KeyStone Soc进行改进后的OFDMA上行接收。

图11是采用KeyStone Soc进行下行接收。

图12是采用KeyStone Soc终端侧设计资源分配方案。

图13是采用KeyStone Soc基站侧设计资源分配方案。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

在专网领域的某些特殊应用场景，比如一些边防网、军事通信网、企业网、自组网等，其对终端成本的敏感度较低，而往往又希望借鉴于现有的成熟网络积累的技术，开发一套可以支持内部移动终端的网络，特别是针对于空口接入技术上的物理层。LTE作为当今全球范围内商用的高速率移动通信标准，其技术演进得到了大量的研究论证，在物理层的开发上，积累了相当多的技术解决方案。因此，对于上述的网络需求，在物理层的设计上，下行完全可以借用LTE物理层定义的标准，即仍采用OFDMA技术，而在上行链路上，可以不采用SC-FDMA技术，而改为采用OFDMA技术，即在上行发送处理流程上，去掉了图1中的传输预编码处理。

LTE物理层上行信道包括有SRS信道，PRACH信道，PUCCH信道，PUSCH信道，每种信道的处理发送过程并不一致。PUSCH发送处理流程如图3所示。对于SRS和PRACH信道，可以看做是生成对应的序列，然后映射到对应的资源位置上；而对于PUCCH信道，由于控制指求信息量很少，则是将控制信息进行对应的编码，而后进行后续的调制过程，相比PUSCH处理流程少了前面的CRC校验、码块分割、速率匹配的过程。LTE物理层下行信道主要包括，PDSCH信道，其处理过程如图4所示，PDCCH信道，PBCH信道，PMCH信道，PCFICH信道，PHICH信道。除了PDCCH信道，后面四种信道承载的数据量都比较小，采用的编码方式也不一样。

通过对比PUSCH和PDSCH两个信道的发送过程，可以看到，PUSCH多了控制信道的复用和交织，其它的完全一致。假如PUSCH不复用控制信息，在除去传输预编码处理后，其逆向接收处理流程，完全与PDSCH的接收过程一致。通常的基站侧基带芯片，都会独立的集成了上行链路的接收处理流程和下行链路的发送处理流程。假如采用基站侧的基带处理芯片PUSCH接收处理流程来接收PDSCH信号，是完全可以做到的。这就为设计一种基于OFDMA的上行链路并可以采用现有的技术解决方案做开发处理，减少成品的设计开发周期，提供了技术手段。

本发明提供的一种基于专网的OFDMA的物理层上下行处理方法，包括完全相同的上行处理方法和下行处理方法，其中，所述上行处理方法的流程为：加扰；调制映射；层映射；预编码；资源映射；OFDMA信号生成，对LTE上行链路采用的SC-FDMA方式做出修改，在上行发送过程中减少了传输预处理，另外，在除去图3中的信道交织，使得LTE上行链路的发送，采用OFDMA方式，即整个上行的处理过程，都采用图2中的LTE下行处理流程，而设计的OFDMA下行链路与LTE相同。另外，通过这样设计后，上下行采用的物理层处理流程几乎完全对称，意味着上下行的发送和接收，几乎完全可以采用相同的处理架构，也意味着发送和接收可以采用相同的芯片处理流程。

对于一个标准协议要想实现商业化，重要的是市场上有相应的解决技术方案支持。TI公司设计的KeyStone Soc架构系列芯片，是专门针对于基站处理的芯片，内部集成了多个DSP核、ARM核、FFTC加速器、RAC接收、Viterbi译码加速器、Turbo译码器、EDMA处理器，以及支持TD-SCDMA/WCDMA/LTE标准下行发送、上行接收的比特处理加速器BCP核，实际应用中，可以根据需要实现的标准协议，调用不同的加速器实现对应的功能模块。图6是采用KeyStone Soc大体架构，具体到芯片型号，支持的加速器个数会不同。

TI公司KeyStone Soc芯片中的比特加速器BCP支持的LTE下行PDSCH处理流程如下图7所示。从图中可以看出，采用OFDMA技术后，不仅下行链路可以采用此发送处理流程，上行链路PUSCH的发送，也可以采用此发送流程。CQI、RI、ACK控制信息的处理在DSP核上编码完成，进行信道复用，但是，不需要进行信道交织处理。

改进处OFDMA上行发送链路如图8所示，改进后OFDMA上行采用KeyStone Soc发送处理过程。

TI公司KeyStone Soc芯片中的比特加速器BCP支持的LTE上行PUSCH处理流程如图9所示，由于频域上可能会有PUCCH发送，因此空口数据首先经过FFT后，对PUCCH信道数据进行分离。改进后的上行OFDMA接收处理流程，可以参考图9的流程，不同的是，去掉了图中的IDFT变换，如图10所示。对于PDSCH的接收，完全可以参考图10的接收流程，不需要考虑CQI、RI、ACK的接收处理，而BCP也完全支持这种配置方式。此外，需要考虑的是，由于BCP里面做了解交织处理，因此采用KeyStone Soc对PDSCH进行接收时，虽然发送链路里没有进行信道交织，但是需要进行解信道交织处理，与BCP内部的交织处理相对应，才能够正确恢复数据。采用KeyStone Soc对PDSCH进行接收处理流程如图11所示。通过设计，在TI公司KeyStone Soc芯片上完全可以实现PUSCH和PDSCH发送和接收。综上所述，考虑到KeyStone Soc里面集成的硬件加速器核资源以及本地DSP核资源，设计的终端侧资源分配及架构方案如图12所示，设计的基站侧资源分配及架构方案如图13所示。

本发明提供的基于专网的OFDMA的物理层上下行处理方法，设计了一种基于OFDMA的物理层上行技术方案；采用TI公司的keystone Soc架构芯片，实现OFDMA物理层的上下行接收，即对于基站侧和终端侧都使用相同的芯片做发送和接收方案处理。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。