LTE系統(tǒng)eNodeB端PHICH信道的研究與實(shí)現(xiàn)

摘 要： 通過對eNodeB端PHICH信道的研究,結(jié)合上行鏈路的同步非自適應(yīng)的HARQ技術(shù)，提出了一種發(fā)送PHICH承載的上行數(shù)據(jù)HARQ的ACK/NACK的DSP實(shí)現(xiàn)方案。該方案已經(jīng)在TMS320C64×DSP中實(shí)現(xiàn)。將該方案應(yīng)用于LTE-TDD無線綜合測試儀表的開發(fā)中，實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證了該方案的可行性、高效性。
關(guān)鍵詞： 長期演進(jìn)；物理混合自動重傳請求指示信道；網(wǎng)絡(luò)端；實(shí)現(xiàn)

近年來無線通信的飛速發(fā)展，為了克服多徑衰落和實(shí)際環(huán)境中無線信道時(shí)變給系統(tǒng)性能及用戶體驗(yàn)帶來的影響，LTE系統(tǒng)采用了雙ARQ機(jī)制，即RLC層的ARQ機(jī)制和物理層的HARQ機(jī)制。由于上行鏈路信道相當(dāng)復(fù)雜，其他用戶對它的干擾是不確定的，因此基站也無法準(zhǔn)確地測量出各個(gè)用戶的相關(guān)參數(shù)，也就無法給各個(gè)終端指定相應(yīng)的傳輸控制參數(shù)。為了節(jié)省寶貴的上行資源，減少系統(tǒng)的信令開銷，在上行鏈路中采用了同步非自適應(yīng)HARQ技術(shù)[1]。這種機(jī)制不僅在實(shí)現(xiàn)上較為簡單，而且系統(tǒng)信令開銷也小，同時(shí)也降低了接收端對緩存空間的要求。
PHICH信道承載著上行數(shù)據(jù)HARQ的ACK/NACK，本文通過對PHICH信道的研究，提出了一種簡單的PHICH信道發(fā)送ACK/NACK的DSP實(shí)現(xiàn)方案，該方案大大降低了eNode的處理復(fù)雜度，對LTE整體性能有很好影響。

2.2 編碼調(diào)制加擾擴(kuò)頻模塊
用memset對計(jì)算出的Group_PHICH組分配所需要的空間。對常規(guī)CP，經(jīng)過加擾和擴(kuò)頻后一個(gè)HI碼變成12個(gè)復(fù)值符號，實(shí)部和虛部各占1 B，分配空間的大小為Group_PHICH*192。對擴(kuò)展CP，在加擾和擴(kuò)頻后一個(gè)HI碼變成6個(gè)復(fù)值符號，實(shí)部和虛部各占1 B，資源組排列時(shí)，奇偶連續(xù)的兩組排列在一起，故分配的空間大小也為Group_PHICH*192。采用兩個(gè)指針*a和*P分別指向擴(kuò)頻表table_TxPHICH_Wsq和開辟的PHICH_ROM的首地址。常規(guī)CP，把一個(gè)PHICH組中的HI碼移動到最低位，進(jìn)行碼元重復(fù)，重復(fù)3次，把重復(fù)后的碼字判斷為1還是0。如果為1,則經(jīng)調(diào)制后的HI碼的實(shí)部和虛部均為23 167；如果為0，則調(diào)制后的實(shí)部和虛部均為-23 167。取出random[n]寄存器中的偽隨機(jī)序列和用于加擾的擴(kuò)頻序列，把經(jīng)調(diào)制后的復(fù)制按照公式進(jìn)行擴(kuò)頻和加擾。把加擾和擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)按照實(shí)部和虛部依次放在由指針*P指向的存儲空間，完成一個(gè)HI的加擾和擴(kuò)頻后，把指向擴(kuò)頻表的指針*a的地址進(jìn)行加8，找到下一次的擴(kuò)頻的首地址，重復(fù)上面的調(diào)制加擾擴(kuò)頻，直至該組的所有HI碼全部處理完成。指針*P的地址變?yōu)镻=P+192，重復(fù)上述步驟，繼續(xù)下一組的HI碼的處理，直至所有組全部處理完成。擴(kuò)展CP與常規(guī)CP不同之處在于，偶數(shù)組在進(jìn)行調(diào)制加擾擴(kuò)頻后,在每個(gè)碼字后面添加兩個(gè)0，奇數(shù)組則在每個(gè)碼字的前面添加兩個(gè)0，把相鄰的奇偶兩組放在一起完成資源組的排列。
2.3 層映射模塊
雙天線，把輸出地址賦給第一個(gè)序列的首地址，通過調(diào)制傳遞下來的符號數(shù)長度除以2，向上取整得到第一個(gè)序列的長度，然后第二個(gè)序列的首地址就是第一個(gè)序列首地址加上長度的偏移地址。然后按順序依次存入兩個(gè)首地址所指的內(nèi)存空間,完成層映射。

其實(shí)質(zhì)是經(jīng)層映射后的兩路數(shù)據(jù)，把兩路數(shù)據(jù)經(jīng)過處理交替生成一路數(shù)據(jù)放在0天線端口，把兩路經(jīng)過處理交替生成另一路數(shù)據(jù)放在1天線端口。交替過程如式(8)所示，所有取值均以字的形式取出，式中的共軛取反，就是把取出的整字的實(shí)部取反，虛部保持不變即可。
2.5 資源映射模塊
把每一組處理完成的HI信息進(jìn)行疊加，構(gòu)成3個(gè)資源粒子組,進(jìn)行資源映射。首先確定PHICH所占用的符號數(shù)為k，第一個(gè)OFDM符號的所有資源粒子組的個(gè)數(shù)為2×N_DL_RB-4，其中減去的4個(gè)為PCFICH所占用，在第一個(gè)OFDM符號中，每一個(gè)資源塊中有4個(gè)資源粒子被參考符號占用，所以每個(gè)資源塊中可用的資源粒子組只有2個(gè)，所以總組數(shù)2×N_DL_RB-4。其余的OFDM符號的個(gè)數(shù)均為3×N_DL_RB。設(shè)N1=zeros(1,2×N_DL_RB)，N11=0；N2=zeros(1,3×N_DL_RB)，N22=0直到Nk=zeros(1,3N_DL_RB)，Nkk=0。其中Nk表示保存用于被PHICH所占用的第k個(gè)OFDM符號的REG的編號，Nkk表示被PHICH所占用的第k個(gè)OFDM符號的個(gè)數(shù)。由式(5)分別計(jì)算出每一組的3個(gè)資源粒子組所在的OFDM符號l′的位置，再由式(6)或式(7)計(jì)算在該符號上的資源粒子組的位置ni，以及在該符號上的資源粒子組的個(gè)數(shù)，分別保存在用于存儲該符號的相關(guān)寄存器N_li'li'和N_li'中，直至所有的組全部映射完成。
3 性能分析與總結(jié)
在DSP實(shí)現(xiàn)中，通過指令并行，盡量優(yōu)化程序循環(huán)體，減少或消除程序中的‘NOP’指令[5-6]，以常規(guī)CP為例，各個(gè)模塊的運(yùn)算cycles數(shù)統(tǒng)計(jì)如表3，通過表中的值可以看出，PHICH信道的執(zhí)行時(shí)間非常少。當(dāng)運(yùn)用TMS320C64×DSP芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)，完全可以滿足實(shí)時(shí)性信號處理。