CN116015553A - 信号编码方法和装置、信号解码方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号编码方法和装置、信号解码方法和装置。本发明将数据传输结构中，将部分或全部帧结构进行分组编码，并在这些帧结构中用信息指示哪些帧结构需要进行同时解调，以告知接收端在解调时将这些帧的DCH子帧进行整体考虑。另外，在解调帧结构时，在频率漂移搜索的最大集合内，分别尝试对CCH子帧进行频偏补偿，利用合并CCH符号的最大峰值的频率补偿对DCH子帧进行补偿，并对DCH符号利用对应信道估计信息进行频域均衡和解调，得到DCH解调数据。对需要整体考虑的帧的DCH解调数据进行合并解码。本发明运行根据通信环境的恶劣程度对数据传输结构进行灵活配置，将本应连续发送的超长DCH子帧分割为多组，从而免受信道变化和载波频率漂移带来的影响。

Description

信号编码方法和装置、信号解码方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是一种适用频率漂移和超低信噪比下的信号编码方法、信号编码装置，以及信号解码方法和信号解调装置。

背景技术

无线通信***，尤其是移动通信***，经历了从模拟通信到数字通信、2G/3G/4G/5G到正在研究的6G的飞速发展，无疑是技术革新最快、市场容量最大的产业之一。随着通信技术的发展，在信息产业中，物联网IoT的发展趋势越来越明显，其发展规模越来越大，普遍认为IoT的产值将达到智能手机的5到10倍的水平。

传统的3G、4G等通信协议是为高性能设计，不能兼顾成本和功耗以及大量连接。而物联网(如广域物联网)的核心是大覆盖、低功耗、大量的连接、低成本。在物联网的实际部署应用中，由于对终端成本的极度敏感，许多情况下仅采用不具备温度补偿、频率稳定性不佳的无源晶振(甚至大于±10ppm)，使得接收端载波频率漂移变化范围大、快慢不一，严重影响信号解调性能。而频偏漂移的高敏感度意味着在应对该问题时对于晶振频率稳定性能的高要求，面临实现成本高昂的问题。另一方面，由于广域物联网中信道条件变化范围跨度极大，接收端信号信噪比的变化范围也极大。常见的窄带广域物联网数据传输协议和结构(例如LoRa、SigFox协议帧结构)难以应对变化繁杂的广域物联网应用场景，其面临接收灵敏不足的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，为克服物联网无线通信***中，常见的载波频率漂移和超低信噪比对接收端解调性能的不良影响，提供一种信号编码方法和装置，以及一种信号解码方法和装置。

本发明采用的技术方案如下：

为解决上述全部或部分问题，本发明提供了一种信号编码方法，包括：

将信号编码到数据传输结构中，所述数据传输结构包括连续的至少两个帧结构；

所述帧结构包括一个CCH子帧和至少一个DCH子帧，所述CCH子帧位于帧头部，所述CCH子帧由多个CCH符号组成，所述DCH子帧由多个DCH符号组成；同一帧结构中各子帧的长度相同，同一子帧中各符号的信息内容相同；

将指示DCH子帧数量以及子帧长度的信息编码到CCH子帧中；

以及，将指示哪些帧结构需要进行联合解码的信息分别编码到相应的每个帧结构当中。

为解决上述全部或部分问题，本发明还提供了一种信号编码装置，该装置包括：

将信号编码到数据传输结构的单元，所述数据传输结构包括连续的至少两个帧结构；所述帧结构包括一个CCH子帧和至少一个DCH子帧，所述CCH子帧位于帧头部，所述CCH子帧由多个CCH符号组成，所述DCH子帧由多个DCH符号组成；同一帧结构中各子帧的长度相同，同一子帧中各符号的信息内容相同；

所述单元包括将指示DCH子帧数量以及子帧长度的信息编码到CCH子帧中的模块；以及将指示哪些帧结构需要进行联合解码的信息分别编码到相应的每个帧结构当中的模块。

为解决上述全部或部分问题，本发明还提供了一种信号解码方法，该方法包括：

依次接收帧结构并进行如下处理：

从当前帧结构中解码出CCH子帧；

在频率漂移搜索的最大集合内，分别尝试对所述CCH子帧进行频偏补偿；

对每一次频偏补偿后的CCH子帧进行符号级解扰，并将所有CCH符号进行数据合并，对合并后得到的CCH符号做信道估计和相关峰值计算，保存信道估计和相关峰值计算结果；

对比所有相关峰值的大小，选取最大峰值对应的频偏补偿值以及信道估计信息；

从CCH符号中解码出指示是否需要与其他帧结构进行联合解码的信息；

依次对当前帧结构的DCH子帧进行如下处理：

采用选取的频偏补偿值对当前DCH子帧进行频偏补偿；

对频偏补偿后的DCH子帧进行符号级解扰，并将所有DCH符号进行数据合并；

对合并后的DCH符号利用选取的信道估计信息进行频域均衡和解调，得到当前DCH子帧的解调数据；

还包括：

合并帧结构中CCH符号指示需要与其他帧结构进行联合解码的那些帧结构的DCH子帧的解调数据进行解码。

为解决上述全部或部分问题，本发明还提供了一种信号解调装置，该装置包括：

CCH子帧解码单元，被配置为：对接收的帧结构进行如下处理：

从当前帧结构中解码出CCH子帧；

在频率漂移搜索的最大集合内，分别尝试对所述CCH子帧进行频偏补偿；

对每一次频偏补偿后的CCH子帧进行符号级解扰，并将所有CCH符号进行数据合并，对合并后得到的CCH符号做信道估计和相关峰值计算，保存信道估计和相关峰值计算结果；

对比所有相关峰值的大小，选取最大峰值对应的频偏补偿值以及信道估计信息；

从CCH符号中解码出指示是否需要与其他帧结构进行联合解码的信息；

DCH子帧解调单元，被配置为对帧结构的DCH子帧依次进行如下处理：

采用CCH子帧解码单元选取的频偏补偿值对当前DCH子帧进行频偏补偿；

对频偏补偿后的DCH子帧进行符号级解扰，并将所有DCH符号进行数据合并；

对合并后的DCH符号利用CCH子帧解码单元选取的信道估计信息进行频域均衡和解调，得到当前DCH子帧的解调数据；

数据合并单元，分别连接所述CCH子帧解码单元和DCH子帧解调单元，被配置为：合并帧结构中CCH符号指示需要与其他帧结构进行联合解码的那些帧结构的DCH子帧的解调数据进行解码。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的方案允许根据所部署的通信***所在环境的信噪比水平和载波频率漂移快慢对数据传输结构中进行灵活配置，所部署的通信***在采用低成本晶振以及恶劣传播条件下，能够通过灵活调配数据传输结构，将本应连续发送的超长DCH子帧分割为多组，每组均***CCH子帧分别做信道估计，从而使得最终所有DCH子帧的合并能够尽量免受信道变化和载波频率漂移带来的影响，得到正向合并增益，能够保证较优的接收信噪比。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是适用于载波频率漂移和超低信噪比下的数据传输结构的通用示例；

图2是适用于频率漂移和超低信噪比下的信号解码方法的流程示意图；

图3是支持±4.7KHz以内载波频率漂移下、-23dB接收信噪比条件下正常解码的数据传输结构实施例；

图4是支持±4.7KHz以内载波频率漂移下、-23dB接收信噪比条件下正常解调的接收端信号解码方法实施例。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一

本实施例公开了一种信号编码方法，将信号编码到数据传输结构中，通常该数据传输结构包括连续的多个(至少两个)帧结构，每一个帧结构均包括一个位于头部的CCH子帧和其后的至少一个DCH子帧。在CCH子帧中，携带有指示同一帧结构中DCH子帧数量以及子帧长度的信息，则在编码时，需要将指示DCH子帧数量以及子帧长度的信息编码到CCH子帧中。所述CCH子帧由多个CCH符号组成；所述DCH子帧由多个DCH符号组成。同一帧结构中，CCH子帧的长度(CCH符号数)和DCH子帧的长度(DCH符号数)相同。同一子帧中的符号的信息内容相同，即同一CCH子帧中所有CCH符号的信息内容相同，同一DCH子帧中所有DCH符号的信息内容相同。CCH符号和DCH符号均允许符号级加扰，用于加扰的扰码序列的长度与子帧长度相同。

CCH符号的编码/调制内容为通信双方已知的导频信息，DCH符号的编码/调制内容为接收端未知的信号数据。所述CCH符号和DCH符号采用的调制方式可选范围广泛，包括但不限于GMSK、OFDM、SC-FDMA等常见调制方式。

在通信***中接收的信号的信噪比较低时，传统的方式是对数据传输结构(不仅仅是本申请使用的数据传输结构)适当扩大配置的CCH符号和DCH符号的长度，并适当增多CCH和DCH子帧符号个数(即子帧长度)，使得接收端信号解调时在每帧内通过解扰后正向合并CCH符号或DCH符号获得更高的接收信噪比，抑制同***干扰，且合并后的CCH符号获得更高的相关峰值。

但是在超低信噪比环境下，受限于信道变化和载波频率漂移的影响，不能无限制增加DCH符号长度及增长DCH子帧符号个数，因为数据合并的增益不能无限增长。当一帧内DCH符号长度与DCH子帧符号个数配置过大时，由位于帧头位置的CCH子帧获取的信道信息不再适用于位于帧结构中后半段的DCH子帧，使得解扰后合并DCH符号的流程不再带来正向增益，反而降低了接收信噪比，恶化了解调性能。

对此，本实施例的信号编码方法对数据传输结构进行了优化设计，在上述帧结构的基础上，对部分连续的帧结构进行了特殊设计：

在数据传输结构的多个帧结构中，将其中的至少两个连续的帧结构视为一个组看待，在本实施例中，将该类组称为加强帧(BF)，显然，加强帧的长度至少包括两个帧结构。需要用信息指示这些帧结构需要进行联合解码，在编码时，则需要将指示哪些帧结构需要进行联合解码的信息分别编码到这些帧结构当中。而对于加强帧中的这些连续的帧结构，在每一个帧结构中，用一个信息指示这些帧结构需要与其他帧结构进行联合解码。即对于加强帧中的每一个帧结构，分别用一个信息告知接收端(解码装置/译码装置)该帧结构的类型属于加强帧，这些属于加强帧的所有帧结构内的数据才构成一条完整的数据，需要一起进行解码。在一些实施例中，用一个信息指示该加强帧的总长度(即需要同时解调的帧结构的数量)，以及当前帧结构位于该加强帧中的位置(即是第几个帧结构)。具体来讲，该指示的信息位于帧结构的CCH子帧(符号)信息内容当中。

一个数据传输结构当中，可以有多个加强帧(BF)，甚至可以是整个输出传输结构本身为一个加强帧。在同一个加强帧内的帧结构，CCH符号的信息内容是一致的，并且DCH符号的信息内容也是一致的，只是CCH子帧的扰码序列和DCH子帧的扰码序列允许不同。而不同的加强帧之间，CCH符号的信息内容、DCH符号的信息内容、CCH子帧的扰码序列以及DCH子帧的扰码序列均允许不同。对于加强帧以外的其他帧结构，称之为普通帧(NF)，加强帧和普通帧可以共存于数据传输结构当中，普通帧的长度仅包括一个帧结构。在同一个普通帧内的不同的DCH子帧之间，DCH符号的信息内容允许不同，加扰序列也允许不同；不同的普通帧之间，CCH符号的信息内容、DCH符号的信息内容、CCH子帧的扰码序列以及DCH子帧的扰码序列均允许不同。

假设数据传输结构由L个帧结构组成。所述帧结构内部包含两种类型的子帧结构：控制信道(CCH)子帧和数据信道(DCH)子帧，其中CCH子帧个数为1，DCH子帧个数为M；所述CCH子帧由CCH符号组成，位置处于每帧的头部，每个CCH子帧由N个CCH符号组成；所述DCH子帧由DCH符号组成，位置处于CCH子帧之后，每个DCH子帧由N个DCH符号组成。

对于普通帧类型，其长度最小单位为1个帧结构，则包含1个CCH子帧，以及M个DCH子帧。CCH子帧包含N个CCH符号，DCH子帧包含N个DCH符号。CCH符号中携带有指示包含M个DCH子帧，每个子帧长度(CCH子帧和DCH子帧长度一致)为N的信息。

对于加强帧，其长度假设为连续I个帧结构为一组(I≤L)，I的长度可为I＝1,2,…,L，信息I分别包含在该组(加强帧)的每个帧结构的CCH符号信息内。该组内的每个帧结构的CCH符号，还携带有指示各帧结构在该组中的序号i(i＝1,2,…,I)。

本实施例信号编码方法中，设计了加强帧的概念，使得原本应该在超长DCH子帧中连续编码的数据可以分散到连续的多个组中进行编码，每个组中均***CCH子帧分别做信道估计，使得最终所有DCH子帧的合并能够尽量免受信道变化和载波频率漂移带来的影响，得到正向合并增益。

当通信***中接收载波频率漂移越快时，所述数据传输结构需要配置的CCH子帧总长度越短、DCH子帧总长度越短、DCH子帧个数越少，使得接收信号在每个CCH子帧或DCH子帧内的频率漂移相对保持恒定，从而解调时通过频偏集合搜索能够将每个CCH或DCH子帧的频率漂移尽量补偿，并且使得CCH或DCH符号合并增益更大。

当通信***中信噪比水平和载波频率漂移快慢相对保持不变时，所述数据传输结构可以配置成具有相同子帧结构的连续多个NF帧或BF帧，使得接收性能也相对保持不变。

信号编码方法的流程需要相应的物理载体来实现，通常通过信号编码装置来执行。

本实施例还设计了一种信号编码装置，该信号编码装置包括：

将信号编码到数据传输结构的单元，所述数据传输结构包括连续的至少两个帧结构；所述帧结构包括一个CCH子帧和至少一个DCH子帧，所述CCH子帧位于帧头部，所述CCH子帧由多个CCH符号组成，所述DCH子帧由多个DCH符号组成；同一帧结构中各子帧的长度相同，同一子帧中各符号的信息内容相同。

所述单元包括将指示DCH子帧数量以及子帧长度的信息编码到CCH子帧中的模块；以及将指示哪些帧结构需要进行联合解码的信息分别编码到相应的每个帧结构当中的模块。此处指示哪些帧结构需要进行联合解码的信息，包括指示需要进行联合解码的帧结构的数量的信息，以及各帧结构在这些帧结构中所排列的位置的信息。通常该指示信息编码在相应帧结构的CCH子帧中。具体的实施示例可参考上述信号编码方法的实施示例。

实施例二

本实施例公开了一种信号解码方法，尤其适用于存在载波频率漂移和超低信噪比的信号。对于使用实施例一中数据传输结构编码的信号的解码方法包括：

依次对数据传输结构的各帧结构进行如下处理：

获取当前帧结构的CCH子帧。

在频率漂移搜索的最大集合内，分别尝试对CCH子帧进行频偏补偿。所谓的频率漂移搜索的最大集合，即以预定频率漂移搜索间隔对最大频率漂移范围抽样形成的集合。

对于每一次尝试的频偏补偿，对频偏补偿后的CCH子帧进行符号级解扰，并将所有CCH符号进行数据合并。

对合并后得到的CCH符号做信道估计和相关峰值计算，保存信道估计和相关峰值计算结果。这样，频率漂移搜索的最大集合中的元素个数有多少个，此处就会有多少个计算结果。

对比所有相关峰值的大小，选取最大峰值对应的频偏补偿值以及信道估计信息。

解码CCH子帧(通常为CCH符号)的信息内容，获取指示当前帧结构是否需要与其他帧结构一起进行解码(即是否需要与其他帧结构进行联合解码)的信息。即指示当前帧结构属于普通帧还是加强帧，以及哪些帧结构属于该加强帧。例如若指示信息指示当前帧属于加强帧，则从CCH子帧解码的信息内容指示该加强帧的长度以及当前帧结构在加强帧中排列的位置(如排列序号)。如果从CCH符号的信息内容中未解码出指示需要与其他帧结构一起进行解码的信息，则代表指示当前帧结构不需要与其他帧结构一起进行解码，即当前帧属于普通帧。

依次获取当前帧结构的各DCH子帧并进行以下处理：

采用上述选取的频偏补偿值对当前DCH子帧进行频偏补偿。

对频偏补偿后的DCH子帧进行符号级解扰，并将所有DCH符号进行数据合并。

对合并后的DCH符号利用上述选取的信道估计信息进行频域均衡和解调，得到当前DCH子帧的解调数据。

对当前帧结构的所有DCH子帧进行以上处理，则完成当前帧结构的数据解调。

依据各帧结构中解调的CCH符号的信息内容的指示，若帧结构属于普通帧，则解调出其所有DCH子帧的解调数据后即可进行解码，若数据传输结构中存在加强帧，则在解调加强帧的最后一个帧结构的所有DCH子帧后，合并该加强帧内所有帧结构的DCH子帧的解调数据进行解码。在具体实施当中，属于加强帧的帧结构的CCH符号携带有指示该帧结构位于加强帧中的排列序号，在解码当前帧结构的排列序号与加强帧包含的总帧数相同时，则表明其是加强帧的最后一帧。

如图2所示为该信号解码方法的关键流程的一个优选实施方式。首先假设数据传输结构包含L个帧结构，加强帧的长度为I，即包含I个连续的帧结构，每个帧结构包括1个CCH子帧和M个DCH子帧，每个子帧的长度为N。如图2所示，信号解码方法包括：

步骤1：接收并存储第l帧(l＝1,2,…,L，l从1开始逐个增大)的CCH子帧。

步骤2：在最大频率漂移范围的集合内尝试对CCH子帧进行频偏补偿。

步骤3：对频偏补偿后的CCH子帧进行符号级解扰(乘扰码符号)，并做所有CCH符号的数据合并。数据合并过程为依次累加第n(n＝1,2,...,N)个CCH符号的数据。

步骤4：对合并后得到的CCH符号做信道估计和相关峰值计算，并保存结果。

步骤5：若未达到最大集合内的频偏搜索轮数，则返回步骤2；若已达到最大集合内的频偏搜索轮数，则对比所有相关峰值大小，选取最大峰值对应的频偏补偿值和信道估计信息，解调CCH符号内容。获取指示本帧结构中包含的DCH子帧的数量、子帧的符号数量的信息，以及指示本帧结构是普通帧还是加强帧的信息。若本帧结构为是加强帧，则获取到加强帧连续帧数的帧长I以及本帧结构所处的加强帧中帧序号i(i＝1,2,…,I)，若没有该信息，则本帧结构为普通帧。

步骤6：接收并存储第l帧的第m个(m＝1,2,…,M，m从1开始逐个增大)DCH子帧，并采用步骤5得到的频偏补偿值对其进行频偏补偿。

步骤7：对频偏补偿后的DCH子帧进行符号级解扰(乘扰码符号)并做n个DCH符号(n＝1,2,...,N)数据合并(累加)。

步骤8：对合并后得到的DCH符号采用步骤5得到的信道估计信息进行频域均衡和解调，得到第m个DCH子帧的解调数据。

步骤9：若m＝M，则完成第l帧的所有DCH子帧的数据解调流程；否则，返回步骤6继续其余DCH子帧的数据解调流程。

步骤10：若连续收到加强帧且i＝I，则进一步合并加强帧内所有帧结构的DCH子帧的解调数据，得到BF帧最终解调数据，然后进行解码；若该帧为NF帧或i<I，则直接返回步骤1继续其余帧结构的数据解调流程，其中，对于NF帧，在得到所有DCH子帧的解调数据后，对解调数据解码后返回步骤1。即对于NF帧，对所有DCH子帧的解调数据进行解码后，返回步骤1继续其余帧结构的数据解调和解码，对于加强帧的非最后一帧，在解调出当前帧的所有DCH子帧的解调数据后，返回步骤1继续加强帧剩余帧结构的数据解调流程。

步骤11：若l＝L，即当前解码的是数据传输结构的最后一帧，则完成所有帧结构(即整个数据传输结构)的数据解调/解码流程；否则，返回步骤1继续其余帧结构的数据解调/解码流程。

同样的，信号解码方法在实施时需要有物理载体执行。本实施例还提供了一种信号解码装置。

信号解调装置包括CCH子帧解码单元、DCH子帧解调单元，以及数据合并单元，其中：

CCH子帧解码单元，被配置为：对接收的帧结构进行如下处理：

从当前帧结构中解码出CCH子帧。在频率漂移搜索的最大集合内，分别尝试对所述CCH子帧进行频偏补偿。对每一次频偏补偿后的CCH子帧进行符号级解扰，并将所有CCH符号进行数据合并，对合并后得到的CCH符号做信道估计和相关峰值计算，保存信道估计和相关峰值计算结果。对比所有相关峰值的大小，选取最大峰值对应的频偏补偿值以及信道估计信息；从CCH符号中解码出指示是否需要与其他帧结构进行联合解码的信息。装置陆续接收帧结构，则CCH子帧解码单元陆续对各帧结构的CCH子帧进行处理。

一个帧结构仅有一个CCH子帧，但是有至少一个DCH子帧。因此，DCH子帧解调单元，被配置为对帧结构的DCH子帧依次进行如下处理：

采用CCH子帧解码单元选取的频偏补偿值对当前DCH子帧进行频偏补偿。对频偏补偿后的DCH子帧进行符号级解扰，并将所有DCH符号进行数据合并。对合并后的DCH符号利用CCH子帧解码单元选取的信道估计信息进行频域均衡和解调，得到当前DCH子帧的解调数据。

依次对各DCH子帧进行处理，则得到帧结构的所有DCH子帧的解调数据，对于普通帧，则解调完成，可直接进行解码，对于加强帧，则还需要考虑哪些帧结构的DCH子帧的解调数据需要合并进行解码。

数据合并单元，分别连接所述CCH子帧解码单元和DCH子帧解调单元，被配置为：合并帧结构中CCH符号指示需要与其他帧结构进行联合解码的那些帧结构的DCH子帧的解调数据进行解码。而对于帧结构中CCH符号指示不需要与其他帧结构进行联合解码的帧结构，直接获取DCH子帧解调单元解调的当前帧结构的所有DCH子帧的解调数据进行解码。

指示是否需要与其他帧结构进行联合解码的信息，包括指示需要进行联合解码的帧结构的数量的信息，以及指示当前帧结构在这些帧结构中的排列位置的信息，通过这些信息，可以确定出当前帧结构是否为这些帧结构中的最后一帧。另外，如果没有该指示信息，或者该指示信息为空，则代表不需要与其他帧结构进行联合解码。则对于加强帧，数据合并单元在CCH子帧解码单元每处理一个帧结构时，通过其解码的该指示信息，判断当前帧结构是否为需要进行联合解码的帧结构的最后一帧，若是，则在DCH子帧解调单元得到当前帧结构的所有DCH子帧的解调数据后，合并需要进行联合解码的帧结构的所有DCH子帧的解调数据，即将当前帧结构的DCH子帧的解调数据与之前包含在加强帧中的帧结构的DCH子帧的解调数据进行合并，然后进行解码，否则不对当前帧结构的DCH子帧的解调数据进行解码处理，或者可以进行缓存，以提高后续合并的速度。

实施例三

本实施例以±4.7KHz以内载波频率漂移下、-23dB接收信噪比条件下对本发明的设计方案进行说明。

本实施例是对物联网通信领域内基于WIoTa(Wide-rangeInternetOfThingscommunicAtionprotocol)协议的信号编码方法的描述，及其对应的接收端信号解码方法描述。应当知道，在对应的信号编码装置以及信号解调装置中也能够得以实施。

首先对需要对以下实施例中出现的各术语说明含义：

1.GMSK:GaussianMinimum-ShiftKeying，高斯最小频移键控调制方式；

2.Gold序列：一种特性较好的伪随机序列，它是由两个码长相等、码时钟速率相同的m序列优选对通过模2相加而构成的；

3.TBCC码：Tail-bitingConvolutionalCodes，咬尾卷积码，消除传统归零卷积码带来的码率损失，在短数据块编码时具有较明显的性能优势；

4.IoTE:InternetofThingsEquipment，物联网设备，在本实施例中表示一个WIoTa***的终端设备。

对于WIoTa***的点对点异步通信链路，发送端IoTE在发送数据之前，会先发送一段帧头前导码信息，接收端IoTE在检测到帧头后，便获得了初始的时间同步信息和载波频率同步信息，随即开始接收后续的数据帧内容，该数据帧结构即为本发明信号编码方法中涉及的数据传输结构。本实施例中，将***参数配置为L＝I＝2,M＝4,N＝8，得到图3所示支持±4.7KHz以内载波频率漂移下、-23dB接收信噪比条件下正常解调的信号编码方法中的数据传输结构的实施例。

如图3所示，数据传输结构为加强帧类型，长度为2帧，每帧包含1个CCH子帧和4个DCH子帧，每个子帧的长度包含8个符号，即CCH子帧包含8个CCH符号，DCH子帧包含8个DCH符号。

另外，设定对CCH符号和DCH符号采用GMSK调制方式，符号长度为1024比特。需要知道，本发明的改进之处并不在于对符号的调整方式，采用其他调制方式同样能够很好地实现本发明的设计目的。

在本实施例中，采用的CCH子帧结构有以下优点：

1.每个CCH符号包含1024比特Gold序列，自相关和互相关特性良好；

2.每个CCH符号的检测门限为-18.53dB，则8个CCH符号合并之后的检测门限为-27.56dB。

在本实施例中，采用的DCH子帧结构有以下优点：

1.每个DCH符号包含64位比特信息、码长为1024比特，编码方式混合了TBCC码和重复码的优点；

2.所有DCH子帧的DCH符号内容一致，但是符号级扰码比特不同；

3.每个DCH符号的解调门限为-5.02dB，则1个DCH子帧(8个DCH符号)合并后的解调门限为-14.05dB，则2帧内的8个DCH子帧(64个DCH符号)合并后的解调门限为-23.08dB。

对于采用±10ppm频率稳定度晶体的接收端IoTE，若收发频点为470MHz，则每次接收数据的载波频率漂移范围为±4.7KHz以内，已知WIoTa***内，接收端IoTE在在检测到帧头后，载波频率同步的精度为的±5Hz以内。为了避免残余的频率漂移明显恶化DCH符号的解调门限，本实施例中采用1Hz的频率漂移搜索间隔，因此频率漂移搜索的最大集合为{-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5}(Hz)。另外，由于此处是已知***采用加强帧类型的数据传输结构，因此，在介绍信号解码方法时，略过对加强帧类型的判断步骤。在其他包含普通帧的实施例中，只需要如实施例二那样增加一个判断帧类型的步骤以及一个响应判断结果的执行分支即可。

如图4所示，信号解码方法包括：

步骤1：接收并存储第i帧(i＝1,2，i从1开始逐个增加)的CCH子帧。

步骤2：对于频率漂移搜索范围的最大集合{-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5}(Hz)，逐个(共11个)尝试对CCH子帧进行频偏补偿。

步骤3：对每个尝试频偏补偿后的CCH子帧进行符号级解扰并做8个CCH符号的数据合并，即

其中CCH_Srambls[n]表示第n个CCH解扰比特，CCH_Symbol_n表示第n个CCH符号信息内容。

步骤4：对合并后得到的CCH符号做信道估计和相关峰值计算，并保存结果。

步骤5：若未完成11轮最大频率漂移集合内的频偏搜索，则返回步骤2；若已达完成11轮搜索，则对比所有频偏补偿下的CCH符号相关峰值大小，选取最大峰值对应的频偏补偿值和信道估计信息。

步骤6：接收并存储第m个(m＝1,2,…,4，m从1开始逐个增加)DCH子帧，并采用步骤5得到的频偏补偿值对其进行频偏补偿。

步骤7：对频偏补偿后的DCH子帧进行符号级解扰，并做8个DCH符号的数据合并，即

其中DCH_Sramble[n]表示第n个DCH解扰比特，DCH_Symbol_n表示第n个DCH符号信息内容。

步骤8：对合并后得到的DCH符号采用步骤5得到的信道估计信息进行频域均衡和解调，得到第m个DCH子帧的解调数据。

步骤9：若m＝4，则完成所有DCH子帧的数据解调流程；否则，返回步骤6继续其余DCH子帧的数据解调流程。

步骤10：若i＝2，则进一步合并BF帧内2个DCH解调数据，得到BF帧最终解调数据，对该最终解调数据进行解码，完成所有帧的数据解码流程；否则返回步骤1继续其余帧的数据解调流程。

需要说明，本实施例中的WIoTa***数据帧结构只是一种本发明数据传输结构在单载波***中的应用体现，并非限定仅能应用于该***中，本发明的方法及设计可以适用于其他的无线通信***。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种信号编码方法，包括：

将信号编码到数据传输结构中，所述数据传输结构包括连续的至少两个帧结构；

所述帧结构包括一个CCH子帧和至少一个DCH子帧，所述CCH子帧位于帧头部，所述CCH子帧由多个CCH符号组成，所述DCH子帧由多个DCH符号组成；同一帧结构中各子帧的长度相同，同一子帧中各符号的信息内容相同；

将指示DCH子帧数量以及子帧长度的信息编码到CCH子帧中；

其特征在于，还包括：

将指示哪些帧结构需要进行联合解码的信息分别编码到相应的每个帧结构当中。

2.如权利要求1所述的信号编码方法，其特征在于，所述指示哪些帧结构需要进行联合解码的信息，包括：指示需要进行联合解码的帧结构的数量的信息，以及各帧结构在这些帧结构中所排列的位置的信息。

3.如权利要求1或2所示的信号编码方法，其特征在于，所述指示哪些帧结构需要进行联合解码的信息编码于各帧结构的CCH子帧中。

4.一种信号编码装置，包括：

将信号编码到数据传输结构的单元，所述数据传输结构包括连续的至少两个帧结构；所述帧结构包括一个CCH子帧和至少一个DCH子帧，所述CCH子帧位于帧头部，所述CCH子帧由多个CCH符号组成，所述DCH子帧由多个DCH符号组成；同一帧结构中各子帧的长度相同，同一子帧中各符号的信息内容相同；

所述单元包括将指示DCH子帧数量以及子帧长度的信息编码到CCH子帧中的模块；

其特征在于，所述单元还包括将指示哪些帧结构需要进行联合解码的信息分别编码到相应的每个帧结构当中的模块。

5.如权利要求4所述的信号编码装置，其特征在于，所述指示哪些帧结构需要进行联合解码的信息，包括：指示需要进行联合解码的帧结构的数量的信息，以及指示各帧结构在这些帧结构中所排列的位置的信息。

6.一种信号解码方法，其特征在于，包括：

依次接收帧结构并进行如下处理：

从当前帧结构中解码出CCH子帧；

在频率漂移搜索的最大集合内，分别尝试对所述CCH子帧进行频偏补偿；

对每一次频偏补偿后的CCH子帧进行符号级解扰，并将所有CCH符号进行数据合并，对合并后得到的CCH符号做信道估计和相关峰值计算，保存信道估计和相关峰值计算结果；

对比所有相关峰值的大小，选取最大峰值对应的频偏补偿值以及信道估计信息；

从CCH符号中解码出指示是否需要与其他帧结构进行联合解码的信息；

依次对当前帧结构的DCH子帧进行如下处理：

采用选取的频偏补偿值对当前DCH子帧进行频偏补偿；

对频偏补偿后的DCH子帧进行符号级解扰，并将所有DCH符号进行数据合并；

对合并后的DCH符号利用选取的信道估计信息进行频域均衡和解调，得到当前DCH子帧的解调数据；

还包括：

合并帧结构中CCH符号指示需要与其他帧结构进行联合解码的那些帧结构的DCH子帧的解调数据进行解码。

7.如权利要求6所述的信号解码方法，其特征在于，所述指示是否需要与其他帧结构进行联合解码的信息，包括：

指示需要进行联合解码的帧结构的数量的信息，以及指示当前帧结构在这些帧结构中的排列位置的信息。

8.如权利要求7所述的信号解码方法，其特征在于，所述合并帧结构中CCH符号指示需要与其他帧结构进行联合解码的那些帧结构的DCH子帧的解调数据进行解码，包括：

在解调每一帧结构时，根据指示需要进行联合解码的帧结构的数量的信息，以及指示当前帧结构在需要进行联合解码的帧结构中的排列位置的信息，判断当前帧结构是否为需要进行联合解码的帧结构的最后一帧，若是，则在得到当前帧结构的所有DCH子帧的解调数据后，合并需要进行联合解码的帧结构的所有DCH子帧的解调数据进行解码，否则继续解调下一帧结构。

9.一种信号解码装置，其特征在于，包括：

CCH子帧解码单元，被配置为：对接收的帧结构进行如下处理：

从当前帧结构中解码出CCH子帧；

在频率漂移搜索的最大集合内，分别尝试对所述CCH子帧进行频偏补偿；

对每一次频偏补偿后的CCH子帧进行符号级解扰，并将所有CCH符号进行数据合并，对合并后得到的CCH符号做信道估计和相关峰值计算，保存信道估计和相关峰值计算结果；

对比所有相关峰值的大小，选取最大峰值对应的频偏补偿值以及信道估计信息；

从CCH符号中解码出指示是否需要与其他帧结构进行联合解码的信息；

DCH子帧解调单元，被配置为对帧结构的DCH子帧依次进行如下处理：

采用CCH子帧解码单元选取的频偏补偿值对当前DCH子帧进行频偏补偿；

对频偏补偿后的DCH子帧进行符号级解扰，并将所有DCH符号进行数据合并；

对合并后的DCH符号利用CCH子帧解码单元选取的信道估计信息进行频域均衡和解调，得到当前DCH子帧的解调数据；

还包括：

数据合并单元，分别连接所述CCH子帧解码单元和DCH子帧解调单元，被配置为：合并帧结构中CCH符号指示需要与其他帧结构进行联合解码的那些帧结构的DCH子帧的解调数据进行解码。

10.如权利要求9所述的信号解码装置，其特征在于，所述指示是否需要与其他帧结构进行联合解码的信息，包括：

指示需要进行联合解码的帧结构的数量的信息，以及指示当前帧结构在这些帧结构中的排列位置的信息。

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