基于时域交织的5G广播通信方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于时域交织的5G广播通信方法及系统，包括：将需要发送的比特序列依次经过比特编码步骤、调制步骤后得到符号级的数据流，经过时域交织步骤得到数据矩阵，将数据矩阵依次经过导频插入步骤、快速傅里叶逆变换步骤和插入循环前缀步骤后得到帧数据，将每一帧数据经过信道，传输至接收步骤；将经过信道传输的每一帧数据依次经过移除循环前缀步骤、傅里叶变换步骤和信道估计与均衡步骤得到符号级的数据流、经过时域解交织步骤得到交织步骤前顺序的符号数据，再依次经过解调制步骤和比特译码步骤得到接收端接收到的比特数据，完成5G广播通信。本发明专利技术抵抗较大的多径时延扩展，支持多媒体广播多播的应用场景，提高系统的容错性能。系统的容错性能。系统的容错性能。

【技术实现步骤摘要】
基于时域交织的5G广播通信方法及系统


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体地，涉及基于时域交织的5G广播通信方法及系统。更为具体地，涉及一种具有时域交织功能的适用于5G广播系统rooftop和car-mounted接收模式下的通信方式。

技术介绍

[0002]随着5G时代的即将到来，高速的移动通信网络可以承载和传播更加丰富的多媒体资源，必将对广播电视业带来巨大的影响。5G的出现将对传统的数字地面广播技术带来挑战，同时也为广播电视移动接收带来新的机遇。5G将支持移动视频、超高清、增强现实和虚拟现实等业务，但面对大规模用户的多媒体业务急剧增长，爆炸式的流量消耗将极大影响用户访问移动通信网络的服务质量。在这样的背景之下，基于LTE(Long Term Evolution，长期演进)的eMBMS(Evolved Multimedia Broadcast MulticastServices，增强型广播与组播)，以及其在Rel－14的演进版本EnTV(Enhancement for TV Service)，为解决这一矛盾提供了思路。
[0003]广播通信中，无线信道自身的特性使得其信道条件十分复杂和恶劣。例如，行人、车辆和建筑物的存在会使信号发生反射与衍射现象，这使得最终接收到的信号实际上是同一个信号经过不同路径的叠加信号，而每一条路径中的子信号的时延和相位都不同，所以最终合成出的总信号往往会剧烈起伏，这种现象被称为多径衰落。这种由恶劣信道引起的信号衰落，经常会使得接收机中的数据出现连续的突发错误，现有的解调、纠错的技术比较容易对抗分散的随机错误，但是很难去纠正一段连续突发的错误。因此，为了将这种连续的突发错误尽量转换为分散的随机错误，提高系统的容错性能，系统需要时域交织技术。
[0004]时域交织的主要作用是将在时域上出现的连续很长的深衰落转换成持续较短的近似随机出现的衰落，而这些较短的近似随机出现的衰落可以被系统修正，通过这种方式，时域交织可以帮助系统充分发挥自己在各个时间段上的纠错能力，提高系统整体的容错性能。交织的实现原则是针对系统所处的信道，在尽可能将信道中产生的连续深衰落分散成近似随机模式的同时，方便硬件的实现，降低设备的复杂度和开销。
[0005]专利文献CN101582739A(申请号：200810126458.6)公开了一种数字广播信号的发送装置,包括:至少一个第一编码单元,每个第一编码单元用于对一个子信道中的数据进行前向纠错编码；至少一个时域交织单元,每个时域交织单元接收一个第一编码单元输出的数据,对编码后的数据进行时域交织；第一复用单元,用于将各时域交织单元输出的交织后的数据复用成MSC数据；第二编码单元,用于对第二组数据进行前向纠错编码,获得FIC数据；差分调制单元,用于采第一调制方式对FIC数据进行差分调制,采用第二调制方式对MSC数据进行差分调制；其中,第一调制方式的调制级别低于第二调制方式的调制级别；和帧生成发送单元,利用差分调制单元生成的差分调制符号序列生成信号单元传输帧并发送所述信号单元传输帧。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于时域交织的5G广播通信方法及系统。
[0007]根据本专利技术提供的一种基于时域交织的5G广播通信方法，包括：发送步骤和接收步骤；
[0008]所述发送步骤包括：将需要发送的比特序列依次经过比特编码步骤、调制步骤后得到符号级的数据流，将符号级的数据流经过时域交织步骤得到数据矩阵，将数据矩阵依次经过导频插入步骤、快速傅里叶逆变换步骤和插入循环前缀步骤后得到帧数据，将每一帧数据经过信道，传输至接收步骤；
[0009]所述接收步骤包括：将发送步骤经过信道传输的每一帧数据依次经过移除循环前缀步骤、傅里叶变换步骤和信道估计与均衡步骤得到符号级的数据流、将得到的符号级数据经过时域解交织步骤得到交织步骤前顺序的符号数据，将得到的符号级数据依次经过解调制步骤和比特译码步骤得到接收端接收到的比特数据，完成5G广播通信。
[0010]优选地，所述时域交织步骤包括：经过调制步骤后得到符号级的数据流，一个OFDM符号的数据表达式为：a
k
＝[a
k
(1),a
k
(2),...,a
k
(L)]T
ꢀꢀꢀ
(1)；其中，L表示一帧内数据的长度，k表示用户k，[]T
表示转置操作；
[0011]5G广播系统发射子帧数为M,每个子帧内的OFDM符号的数据个数为N,形成发射过程后的数据矩阵其中为第i个OFDM符号的第j个数据；将N个OFDM符号的数据形成发射过程后的数据矩阵A
k
顺次排列为:
[0012]共计N
×
L个数据符号；将数据P按行顺次写入交织器中，并按列顺次读出，交织器为m
×
n大小的矩阵存储器，其中m代表交织器矩阵存储器的行数，n代表交织器矩阵存储器的列数；
[0013]当数据符号N
×
L大于交织器m
×
n大小，则多出部分的数据符号不参与交织，即将前m
×
n个数据符号写入交织器；当数据符号N
×
L小于等于交织器m
×
n大小，则数据符号N
×
L全部参与交织；经过交织器后的数据符号为：
[0014][0015]将交织后的数据符号重新排列成待发送的数据矩阵为：
[0016][0017]将得到的数据矩阵B
K
和没有参加交织的多出部分的数据输出至导频插入步骤。
[0018]优选地，所述时域解交织步骤包括：经过信道估计与均衡步骤后的符号级的数据流解交织和导频插入估计出来的信道参数解交织；
[0019]信道估计与均衡步骤后得到符号级的数据流解交织：经过信道估计与均衡后得到符号级数据流表达式为：
[0020][0021]将经过信道估计与均衡步骤后得到的符号级数据流C
k
顺次排列为:
[0022]共计N
×
L个数据符号；将数据Q按列顺次写入解交织器中，并按行顺次读出，解交织器为m
×
n大小的矩阵存储器；其中m代表交织器矩阵存储器的行数，n代表交织器矩阵存储器的列数；解交织器行数m与列数n的大小与交织器的大小相同；
[0023]当数据符号的N
×
L大于解交织器的m
×
n大小，则多出部分的数据符号不参与解交织，即将前m
×
n个数据符号写入解交织器；当数据符号N
×
L小于等于解交织器m
×
n大小，则数据符号N
×
L全部参与交织；
[0024]经过解交织器后的数据符号为：
[0025][0026]将解交织后的数据符号重新排列为
[0027]导频插入估计出来的信道参数解交织：将通过导频插入估计出来的信道参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时域交织的5G广播通信方法，其特征在于，包括：发送步骤和接收步骤；所述发送步骤包括：将需要发送的比特序列依次经过比特编码步骤、调制步骤后得到符号级的数据流，将符号级的数据流经过时域交织步骤得到数据矩阵，将数据矩阵依次经过导频插入步骤、快速傅里叶逆变换步骤和插入循环前缀步骤后得到帧数据，将每一帧数据经过信道，传输至接收步骤；所述接收步骤包括：将发送步骤经过信道传输的每一帧数据依次经过移除循环前缀步骤、傅里叶变换步骤和信道估计与均衡步骤得到符号级的数据流、将得到的符号级数据经过时域解交织步骤得到交织步骤前顺序的符号数据，将得到的符号级数据依次经过解调制步骤和比特译码步骤得到接收端接收到的比特数据，完成5G广播通信。2.根据权利要求1所述的一种基于时域交织的5G广播通信方法，其特征在于，所述时域交织步骤包括：经过调制步骤后得到符号级的数据流，一个OFDM符号的数据表达式为：a
k
＝[a
k
(1),a
k
(2),...,a
k
(L)]
T
ꢀꢀ
(1)；其中，L表示一帧内数据的长度，k表示用户k，[]
T
表示转置操作；5G广播系统发射子帧数为M,每个子帧内的OFDM符号的数据个数为N,形成发射过程后的数据矩阵其中为第i个OFDM符号的第j个数据；将N个OFDM符号的数据形成发射过程后的数据矩阵A
k
顺次排列为:共计N
×
L个数据符号；将数据P按行顺次写入交织器中，并按列顺次读出，交织器为m
×
n大小的矩阵存储器，其中m代表交织器矩阵存储器的行数，n代表交织器矩阵存储器的列数；当数据符号N
×
L大于交织器m
×
n大小，则多出部分的数据符号不参与交织，即将前m
×
n个数据符号写入交织器；当数据符号N
×
L小于等于交织器m
×
n大小，则数据符号N
×
L全部参与交织；经过交织器后的数据符号为：将交织后的数据符号重新排列成待发送的数据矩阵为：将得到的数据矩阵B
K
和没有参加交织的多出部分的数据输出至导频插入步骤。3.根据权利要求1所述的一种基于时域交织的5G广播通信方法，其特征在于，所述时域解交织步骤包括：经过信道估计与均衡步骤后的符号级的数据流解交织和导频插入估计出来的信道参数解交织；信道估计与均衡步骤后得到符号级的数据流解交织：经过信道估计与均衡后得到符号级数据流表达式为：
将经过信道估计与均衡步骤后得到的符号级数据流C
k
顺次排列为:共计N
×
L个数据符号；将数据Q按列顺次写入解交织器中，并按行顺次读出，解交织器为m
×
n大小的矩阵存储器；其中m代表交织器矩阵存储器的行数，n代表交织器矩阵存储器的列数；解交织器行数m与列数n的大小与交织器的大小相同；当数据符号的N
×
L大于解交织器的m
×
n大小，则多出部分的数据符号不参与解交织，即将前m
×
n个数据符号写入解交织器；当数据符号N
×
L小于等于解交织器m
×
n大小，则数据符号N
×
L全部参与交织；经过解交织器后的数据符号为：将解交织后的数据符号重新排列为导频插入估计出来的信道参数解交织：将通过导频插入估计出来的信道参数为：将信道参数H
k
顺次排列为：共计N
×
L个信道参数；将重新排列后的信道参数J按列顺次写入解交织器中，并按行顺次读出，解交织器为m
×
n大小的矩阵存储器；当信道参数的个数N
×
L大于解交织器的大小m
×
n，则多出部分的信道参数不参与解交织，即只将前m
×
n个信道参数写入解交织器；当信道参数的个数N
×
L小于等于解交织器m
×
n大小，则信道参数个数N
×
L全部参与交织；经过解交织器后的信道参数列为：将解交织后的信道参数重新排列为将重新排列的解交织后的数据举证D
k
、R
k
和没有参加解交织的多出部分的数据及信道参数输出至解调制步骤。4.根据权利要求2所述的一种基于时域交织的5G广播通信方法，其特征在于，所述列数n表达式为：其中，T
max
表示最大码块的长度，B
max
表示校验比特的长度，p表示调
制阶数；所述行数m表达式为：其中，表示取整运算，其中N
×
L是数据符号的个数，n是交织器列数的大小。5.根据权利要求2所述的一种基于时域交织的5G广播通信方法，其特征在于，所述经过调制步骤后得到符号级的数据流包括：5G广播系统发射一帧包含预设数个子帧，每个子帧时域为预设值，每帧分为两个相等大小的半帧，一个载波上有一组半帧用于上行链路，另外一组半帧用于下行链路，支持多种OFDM波形参数，所述子帧的子载波间隔满足Δf＝2
μ
·
15[kHz]；其中，μ代表参数值。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐胤，黄秀璇，何大治，洪含绛，张文军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：