1、 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 第 4 1 部分 :物理层通信协议 Low voltage power line broadband communication interoperability technical specifation part41: physical layer protocol 2017 - 06 - 16 发布 2017 - 06 - 16 实施 国家电网公司 发 布ICS 29.240 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 11612.41 2016 Q/GDW 11612.412016 I 目 次 前 言 . II 1 范围 .
2、 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 缩略语 . 2 5 物理层 . 3 编制说明 .37 Q/GDW 11612.412016 II 前 言 为规范 电力用户用电信息采集系统 宽带载波通信的协议要求, 包括频段的选择 、前向纠错码 、 星座点映射、符号生成 等 内容 ,制定本 部分 。 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 标准 分为 6个 部分: 第 1部分: 总则 ; 第 2部分:技术要求 ; 第 3部分:检验方法 ; 第 4-1部分:物理层通信协议 ; 第 4-2部分:数据链路层通信协议 ; 第 4-3部分: 应用 层通信协议 。 本部分是 低压电力线宽带载波
3、通信互联互通技术规范 标准 的 第 4-1部分。 本部分由国家电网公司营销部提出并 解释 。 本部分由国家电网公司科技部归口 。 本部分 起草单位: 中国电力科学研究院、国网重庆市电 力公司、国网冀北电力有限公司、国网浙江省电力公司、国网江苏省电力公司、国网天津市电力公司、国网北京市电力公司、全球能源互联网研究院、国网信息通信产业集团有限公 司。 本部分 主要 起草人: 刘宣、张海龙、唐悦、周晖、彭楚宁、 孙洪亮 、刘岩、许文波、陈霄、吕伟嘉、李建岐、高鸿坚、唐晓柯、刘庆扬。 本部分 首次发布。 本部分在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网公司科技部。 Q/GDW 11612.412016 1
4、 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 第 4-1 部分:物理层通信协议 1 范围 本部分规定了电力用户用电信息采集系统基于宽带载波通信网络的物理层技术。 本部分 适用于用电信息采集系统的集中器通信单元与电能表通信单元、采集器通信单元之间的数据交换。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅 注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 DL/T 645 多功能电能表通信协议 及其备案文件 Q/GDW 1374.2 电力用户用电信息采集系统技术规范:集中抄表终端技术规范 Q/GDW 1376.2 电
5、力用户用电信息采集系统通信协议:集中器本地通信模块接口协议 3 术语和定义 下列术语 和定义适用于本文件。 3.1 关联 association 用来在通信网络中创建成员隶属关系的一种服务。 3.2 协议数据单元 protocol data unit 两个对等实体之间交换的数据单元。 3.3 宽带载波通信网络 broadband carrier communication network 以低压电力线为通信媒介,实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络,其主要采用正交频分复用技术,频段使用 2MHz12MHz。 3.4 中央协调器 central coordinator 通信网络中的
6、主节点角色,负责完成组 网控制、网络维护管理等功能,其对应的设备实体为集中器本地通信单元。 Q/GDW 11612.412016 2 3.5 站点 station 通信网络中的从节点角色,其对应的设备实体为通信单元,包括 电能表载波模块、 I型采集器载波模块或 II型采集器。 3.6 代理协调器 proxy coordinator 为中央协调器与站点或者站点与站点之间进行数据中继转发的站点,简称代理。 3.7 路由 routing 通信网络中建立和维护从中央协调器到各个站点的传输路径以及从各个站点至中央协调器的传输路径的过程。 4 缩略语 下列 缩略语适用于本文件。 AGC:自动增益控制( A
7、utomatic Gain Control) BCD:二进制码十进制数( Binary Coded Decimal) CCO:中央协调器( Central COordinator) CRC:循环冗余校验( Cyclic Redundancy Check) FC:帧控制( Frame Control) FCCS:帧控制校验序列( Frame Control Check Sequence) FEC:前向纠错编码( Forward Error Coding) FFT:快速傅里叶变换( Fast Fourier Transformation) FL:帧长( Frame Length) ICV:完整性校
8、验值( Integrity Check Value) ITU:国际电信联盟( International Telecommunication Union) LSB:最低位( Least Significant Bit) PB:物理块( PHY Block) PBB:物理块体( PHY Block Body) PBH:物理块头( PHY Block Header) PBCS:物理块校验序列( PHY Block Check Sequence) PCO: 代理协调器( Proxy COordinator) PHY:物理层( Physical Layer) PLC:电力线通信( Power Line
9、 Communication) PPDU:物理层协议数据单元( Physical Layer Protocol Data Unit) RI:滚降间隔( Rolloff Interval) RIFS:回应帧间隔( Response Inter Frame Space) RSVD:保留( Reserved) SNID:短网络标识符( Short Network Identifier) SNR:信噪比( Signal-to-Noise Ratio) Q/GDW 11612.412016 3 SOF:帧起始( Start of Frame) STA:站点( Station) TDMA:时分多址( Ti
10、me Division Multiple Access) TEI:终端设备标识( Terminal Equipment Identifier) 5 物理层 5.1 物理层一般要求和定义 5.1.1 概述 发送端:从数据链路层接收数据,经过系列的信号处理和变换, 采用 OFDM调制方式 对 编码后的数据进行处理并将形成的 OFDM信号发送到电力线; 接收端:从电力线检测到信号后,做 相应的 解码 解调处理,最终将电力线上的载波信号还原为 解码后数据 信息 , 并 送到数据链路层 进行 后续协议解析。 5.1.2 物理层整体架构 物理层整体架构如 图 1 所示。 T u r b o编 码分 集 拷
11、 贝 星 座 点 映 射 I F F T循 环 前 缀& 加 窗模 拟 前 端帧 控 制 数据 输 入前 导扰 码 T u r b o 编 码 信 道 交 织载 荷数 据 输 入F C 编 码载 荷 数 据 编 码模 拟 前 端自 动 增 益 控 制时 钟 / 帧 同 步 F F T 解 调F C 译 码T u r b o 译 码载 荷 数 据 译 码T u r b o译 码帧 控 制 数 据输 出载 荷数 据 输 出解 扰信 道 解 交 织信 道 交 织信 道 解 交 织分 集 合 并分 集 拷 贝分 集 合 并电 力 线 信 道图 1 物理层整体架构框图 Q/GDW 11612.41201
12、6 4 在发射端,物理层接收来自 数据 链路层的输入,采用两个分开的链路分别处理帧控制 数据和 载荷数据。帧控制数据通过 Turbo编码后,进行信道交织和 帧控制 分集拷贝;载荷数据经过加扰、 Turbo编码以及信道交织 和 载荷分集拷贝 后,和帧控制数据一起 进行 星座点映射 , 映射后的数据经过 IFFT处理 后 添加 循环前缀 形成 OFDM符号 , 加入 前导 符号 进行加窗处理 后 , 形成 PPDU信号 送 入模拟前端 最终 发送到电力线信道中。 在接收端,从 模拟 前端接收到数据协同采用 AGC和时间同步分别对帧控制和载荷数据进行调整,并对帧控制和载荷数据进行 FFT变换后 后,
13、进入 解调 、 译 码模块,最终恢复出 帧控制 信息的原始数据 与载荷的原始数据。 5.1.3 物理层数据结构 5.1.3.1 物理层帧结构 物理数据单元帧结构如 图 2 所示。 1 0 2 4 x 1 31 0 2 41 0 2 4 1 0 2 41 0 2 41 0 2 4帧 间 隔1 2 41 2 4P P D U1 0 2 44 5 84 5 8 4 5 8 4 5 8数 据 载荷 1帧 控 制M _ f c h帧 控 制1前 导前 导2 6 42 6 4滚降间隔数 据 载荷 2数 据 载荷 3数 据 载荷 N _ p l d保护间隔保护间隔保护间隔保护间隔保护间隔保护间隔1 0 2
14、44 5 8帧 控 制2保护间隔图 2 帧结构图 物理层 发送的 PPDU信号 帧结构 如上图所示。 PPDU由前导、帧控制和载荷数据组成。前导为一个周期性序列,每个符号的帧控制和 载荷数据 的载波个数为 512个。其中,符号的保护间隔的类型包括 帧控制的保护间隔、载荷数据第 1个和第 2个符号的保护间隔,载荷数据第 3个符号 及 以后 的保护间隔。 5.1.3.2 物理层符号 物理层 OFDM符号,时域上 是 基于 25MHz的时钟采样率。数据经过 1024点 IFFT后,加入循环前缀,形成 OFDM符号 ,循环前缀由滚降间隔和保护间隔组成 。 OFDM符号时序如 图 3 所示, OFDM符
15、号特性如 表 1 所示。 滚 降间 隔O F D M 符 号保 护间 隔循 环前 缀F F T / I F F T 长 度滚 降间 隔图 3 OFDM 符号时序 表 1 OFDM 符号特性 符号参数 时域点数 时间( us) 前导 IFFT 长度 1024 40.96 帧控制 /载荷数据 IFFT 长度 1024 40.96 Q/GDW 11612.412016 5 表 1 (续) 符号参数 时域点数 时间( us) 滚 降间隔 124 4.96 帧控制的保护间隔 458 18.32 载荷数据第 1 个和第 2 个符号的保护间隔 458 18.32 载荷数据第 3 个符号之后的保护间隔 264
16、 10.56 5.1.4 帧控制前向纠错码 5.1.4.1 帧控制前向纠错码流程 帧控制前向纠错码由 Turbo编码、信道交织和分集拷贝组成。 在物理层 OFDM系统中,帧控制符号传输的信息位为 128比特。在发射端,帧控制通过 Turbo编码将128比特的信息位编码为 256比特,再通过信道交织以及分集拷贝对 256比特进行交织和拷贝。帧控制前向纠错码流程如 图 4 所示。 T u r b o 编 码信 道 交 织 分 集 拷 贝1 2 8 比 特2 5 6 比 特2 5 6 比 特2 可 用 子 载 波 F C 符 号 个 数比 特图 4 帧控制前向纠错码流程图 5.1.4.2 帧控制 T
17、urbo 编码 帧控制的 Turbo编码块长度为 PB16,码率为 1/2,最终 Turbo输出为 256比特。其中前 128比特是信息码,后面是校验码。 具体方法见 5.1.5.1 。 5.1.4.3 帧控制 信道交织 帧控制的 信道 交织单元用 于 在多次拷贝和传送到信道之前,将 Turbo编码器的输出位进行随机化。 具体方法见 5.1.5.4 。 5.1.4.4 帧控制分集拷贝 帧控制的 分集拷贝是为了下一步星座点映射的调制方式,将输入的 256比特数据拷贝到频域子载波上 以便于 后续星座映射 。 对于频段 0, 帧控制的可用载波数为 411,子载波编号从 80到 490,采用 QPSK
18、调制方式,有 4个帧控制符号。第一个符号的帧控制,对于 I路来说,输入的比特流( 256比特)按照顺序拷贝到对应的载波上;对于 Q路来说,输入的比特流( 256比特) 加上一个 128的偏置拷贝到对应的载波上,直至完成本次可用载波的拷贝,即在有效子载波上顺序填充的比特编号为( c+128) mod256, c的值顺序从 0到 255。第二个符号的帧控制,对于 I路来说,输入的比特流( 256比特)加上一个 192的偏置 拷贝 到对应的载波上;对于 Q路来说,输入的比特流( 256比特)加上一个 64的偏置拷贝到对应的载波上。第 三 个符号的帧控制,对于 I路来说,输入的比特流( 256比特)加
19、上一个 160的偏置 拷贝 到对应的载波上;对于 Q路来说,Q/GDW 11612.412016 6 输入的比特流( 256比特)加上一个 32的偏置拷贝到对应的载波上。 第 四 个符号的帧控制,对于 I路来说,输入的比特流( 256比特)加上一个 96的偏置 拷贝 到对应的载波上;对于 Q路来说,输入的比特流( 256比特)加上一个 224的偏置拷贝到对应的载波上。 详细定义如 表 2 : 表 2 帧控制 分集 拷贝 可用子载波编号 OFDM 符号 1 I 路 信道交织输出 比特编号 OFDM 符号 1 Q 路 信道交织输出 比特 编号 OFDM 符号 2 I 路 信道交织输出 比特编号 O
20、FDM 符号 2 Q 路 信道交织输出 比特编号 0 0 128 192 64 1 1 129 193 65 2 2 130 194 66 c c mod 256 (c+128) mod 256 (c+192) mod 256 (c+64) mod 256 NumCarriers-1 (NumCarriers-1) mod 256 (NumCarriers-1) +128) mod 256 (NumCarriers-1) +192) mod 256 (NumCarriers-1) +64) mod 256 注: 其中 , NumCarriers表示每个 OFDM符号的可用子载波 。 可用子载波
21、编号 OFDM 符号 3 I 路 信道交织输出 比特编号 OFDM 符号 3 Q 路 信道交织输出 比特 编号 OFDM 符号 4 I 路 信道交织输出 比特编号 OFDM 符号 4 Q 路 信道交织输出 比特编号 0 160 32 96 224 1 161 33 97 225 2 162 34 98 226 c (c+160) mod 256 (c+32) mod 256 (c+96) mod 256 (c+224) mod 256 NumCarriers-1 (NumCarriers-1+160) mod 256 (NumCarriers-1) +32) mod 256 (NumCarri
22、ers-1) +96) mod 256 (NumCarriers-1) +224) mod 256 注: 其中, NumCarriers表示每个 OFDM符号的可用子载波 。 此外,扩展频段 1,帧控制的可用载波数为 131,子载波编号从 100到 230,采用 QPSK调制方式,有 12个帧控制符号。前四个帧控制的 I路和 Q路拷贝方式与频段 0一致;第五个符号的帧控制,对于 I路来说,输入的比特流加上一个 144的偏置拷贝到对应的载波上,对于 Q路来说,输入的比特流加上一个16的偏置拷贝到对应的载波上;第六个符号的帧控制,对于 I路来说,输入的比特流加上一个 80的偏置拷贝到对应的载波上,
23、对于 Q路来说,输入的比特流加上一个 208的偏置拷贝到对应的载波上;第七个符号的帧控制,对于 I路来说,输入的比特流加上一个 48的偏置拷贝到对应的载波上,对于 Q路来说,输入的比特流加上一个 176的偏置拷贝到对应的载波上;第八个符号的帧控制,对于 I路来说,输入的比特流加上一个 240的偏置拷贝到对应的载波上,对于 Q路来说,输入的比特流加上一个 112的偏置拷Q/GDW 11612.412016 7 贝到对应的载波上。第九个符号的帧控制,对于 I路来说,输入的比特流加上一个 24的偏置拷贝到对应的载波上,对于 Q路来说,输入的比特流加上一个 152的偏置拷贝到对应的载波上。第十个符号的
24、帧控制,对于 I路来说,输入的比特流加上一个 184的偏置拷贝到对应的载波上,对于 Q路来说,输入的比特流加上一个 56的偏置拷贝到对应的载波上。第十一个符号的帧控制,对于 I路来说,输入的比特流加上一个 136的偏置拷贝到对应的载波上,对于 Q路来说,输入的比特流 加上一个 8的偏置拷贝到对应的载波上。第十二个符号的帧控制,对于 I路来说,输入的比特流加上一个 40的偏置拷贝到对应的载波上,对于 Q路来说,输入的比特流加上一个 168的偏置拷贝到对应的载波上。 5.1.5 载荷数据前向纠错码 5.1.5.1 载荷数据前向纠错码流程 载荷数据的前向纠错码由加扰、 Turbo编码、信道交织和 分
25、集 拷贝组成,其流程如 图 5 所示。 信 道 交 织 分 集 拷 贝T u r b o 编 码加 扰 图 5 载荷数据前向纠错码流程图 5.1.5.2 载荷数据 扰码 载荷 数据流通过和一个由下面扰码多项式产生的重复伪随机噪声序列进行 异或 运算。 10 3( ) 1S x x x ( 1) 在开始处理每个 PB时,扰码多项式的初始值全部设置为 1,每输入一个数据,扰码多项式左移一位,并将它的第 3位和第 10位做异或运算,输出的结果与输入数据再做异或运算,即可得到输出数据。加扰实现流程如 图 6 所示。 X1 0 X9 X8 X7 X6 X5 X4X3 X2 X1+D a t a I nS
26、 c r a m b l e r D a t a O u t图 6 加扰流程图 5.1.5.3 载荷数据 Turbo 编码 5.1.5.3.1 Turbo 编码模式 载荷数据支持 PB72, PB136, PB264, PB520四种模式。其中 PB72, PB136, PB264三种模式 支持1/2码率, PB520模式支持 1/2码率和 16/18两种码率。 5.1.5.3.2 编码模块 Q/GDW 11612.412016 8 Turbo编码由 2个相同的分量编码器( ENC1, ENC2)组成,每输入一对信息比特 ( 1u , 2u ) ,输出系统比特 ( 1u , 2u ) ,和校验
27、比特 ( p , q ) 。 Turbo编码器架构如 图 7 所示。 交 织 器E N C 1E N C 22u1u pq2u1u图 7 Turbo 编码器架构 ENC1和 ENC2使用 8状态编码器,输入数据流的第一个比特位映射到 1u ,第二个比特位映射到 2u ,以此类推,在一个 ENC中,每一对比特位对应输出一个校验位。校验 ( p , q ) 的计算根据 图 8 确定。 + +T TT1s 2s 3s 0x1u2图 8 ENC1/ENC2 编码架构 每个成员码编 码器的具体算法如下: 步骤 1为 设置寄存器初始状态 01 02 030 , ,S S S S ,为 0,0,0 。 步骤
28、 2为 输入信息比特至分量编码器( ENC2输入的是交织后的信息比特),直至最后一位,用于得到编码结束的末状态 1 2 3,N N NSN S S S 。 步骤 3为 定义矩阵 M Q/GDW 11612.412016 9 PB_Size为 16( 用于 帧控制) , 72, 520时: 0 0 11 0 11 1 1MPB_Size为 264时: 1 0 11 1 11 1 0MPB_Size为 136时: 0 1 11 0 00 1 0M令 MSNS 0 ( SN是行向量,实际中用一个查找表实现上式计算)。 步骤 4为 将输入信息比特重新进入分量编码器,它的初始状态 由步骤 3算出,再经过
29、一次编码后,他的末状态 0SN S ,从而可以得出输出的 Turbo编码校验位。 5.1.5.3.3 Turbo 交织模块 Turbo交织器用于将原始数据交织后作为第二个成员码的输入, Turbo交织按照双 比特 为单位进行,交织器长度等于 原始数据块长度的双 比特 数量, Turbo交织的参数如 表 3 定义,不同的 PB长度,采用不同的参数,有 PB16( 帧控制 ) , PB72, PB136, PB264, PB520五 种。 表 3 Turbo 交织参数表 物理块(字节数) S 表长度 双比特交织长度除以 S 表长度 双 比特 的交织长度 16 8 8 64 72 18 16 288
30、 136 34 16 544 264 33 32 1056 520 40 52 2080 首先规定 Turbo交织的地址映射 ()Ix定义如下: ( ) ( x m o d ) ( x ) * m o d f o r 0 ,1 , . . . , 1I x S N d i v N N L L x L ( 2) 式 ( 2) 中: ()S 查找表; N 查找表长度 ; mod 模运算; div 整除运算 。 地址映射 ()Ix用于 Turbo交织的具体算法如下: Q/GDW 11612.412016 10 1.,2,1,0)1)(2()12()(2()2(12m od)(2()12()1)(2(
31、)2(02m odLxforxID at axInt D at axID at axInt D at axifxID at axInt D at axID at axInt D at axif( 3) 式 ( 3) 中: ata()D 交织器输入 ; ata()IntD 交织器输出 。 需要注意的是,当交织器输出地址为偶数时,对应的交织后的信息 比特 对的第 0和第 1比特 要交换一下。 表 4 PB16 的 S 查找表 x 0 1 2 3 4 5 6 7 S(x) 53 20 9 32 62 39 51 18 表 5 PB72 的 S 查找表 x 0 1 2 3 4 5 6 7 S(x) 1
32、 200 255 166 221 132 187 98 x 8 9 10 11 12 13 14 15 S(x) 153 64 119 30 85 284 51 250 x 16 17 S(x) 17 216 表 6 PB136 的 S 查找表 x 0 1 2 3 4 5 6 7 S(x) 383 68 262 180 484 363 302 152 x 8 9 10 11 12 13 14 15 S(x) 405 529 97 11 333 509 40 198 x 16 17 18 19 20 21 22 23 S(x) 236 454 428 124 273 493 73 389 x 2
33、4 25 26 27 28 29 30 31 S(x) 162 293 2 211 467 252 411 183 x 32 33 S(x) 310 86 Q/GDW 11612.412016 11 表 7 PB264 的 S 查找表 x 0 1 2 3 4 5 6 7 S(x) 309 175 737 667 1024 224 622 962 x 8 9 10 11 12 13 14 15 S(x) 527 845 926 1052 366 54 249 784 x 16 17 18 19 20 21 22 23 S(x) 108 551 410 479 823 866 442 654 x
34、24 25 26 27 28 29 30 31 S(x) 321 33 85 610 730 765 1038 352 x 32 S(x) 954 表 8 PB520 的 S 查找表 x 0 1 2 3 4 5 6 7 S(x) 1183 32 425 1434 165 331 1574 1039 x 8 9 10 11 12 13 14 15 S(x) 1084 1332 1513 536 213 1908 761 1231 x 16 17 18 19 20 21 22 23 S(x) 1659 476 1842 809 2007 895 1717 1950 x 24 25 26 27 28
35、 29 30 31 S(x) 101 937 618 1606 704 1786 570 843 x 32 33 34 35 36 37 38 39 S(x) 349 2038 1102 1260 235 40 648 1347 5.1.5.3.4 打孔模块 打孔模块就是根据所需码率,对 Turbo编码比特进行打孔输出。 信 息位不 做打孔处理,打孔模块只是对 ENC1和 ENC2输出的 p和 q奇偶位做打孔处理,并按原始顺序写入到奇偶输出缓存。对于不同的码率,打孔模式如 表 9 、 表 10 所示。 表 9 码率为 1/2 时的打孔模式 p 1111111111111111 q 111111
36、1111111111 表 10 码率为 16/18 时的打孔 模式 p 1000000010000000 q 1000000010000000 Q/GDW 11612.412016 12 打孔的具体算法流程: a) 根据码率,设置打孔模式。 b) 根据打孔模式,对 Turbo 编码比特中的校验比特进行打孔处理,最后将打孔剩下的 Turbo 编码比特排列输出,先依次输出信息位,再输出校验位。 5.1.5.4 载荷数据 信道交织 5.1.5.4.1 信道交织步骤 Turbo编码 后数据保持 编码前顺序,信息位在前,校验位在后( 校验位 p、 q交错 , p在前, q在后 )。信道交织包含 下述 4
37、个步骤,其中 K代表信息 比特 的数量, N-K代表校验 比特 的数量, K个信息 比特 会分成 4个子块,每个 子块的大小为 K/4比特 , N-K个校验 比特 分成 4个子块,每个子块的大小为 (N-K)/4比特 。 5.1.5.4.2 信息 码 的交织 将 Turbo编码输出的信息码写入矩阵存储空间中,编码器顺序输出信息 比特 的第一块 ( K/4比特) 到区块 1中,第二块 ( K/4比特) 到 区块 2中,第三块 ( K/4比特) 到 区块 3中,第四块 ( K/4比特) 到 区块 4中, 等价于 把信息 比特 存入一个 K/4行 4列的矩阵,第 1列代表 区块 1,第 2列代表 区
38、块 2,第 3列代表 区块 3,第 4列代表 区块 4。进行交织时每行的 4个 比特 同时读出。从矩阵读出数据时, 首先 从第 0行开始, 之后每次 读取首 行地 址 增加一个读取步长 StepSize,这样第一轮行地址 读出 顺序为 (0 , StepSize , 2*StepSize, ),当读 取 K/4/ StepSize行后,就读到矩阵尾部,然后下一轮 读取 行 首 地址 加 1,之后每次读 取 行地址 增 加 步长步长 StepSize,读 取 K/4/ StepSize行 后再次到达 尾 部 ,第二轮读 取 行地址顺序为(1, 1+StepSize, 1+2*StepSize,
39、) ,然后第三轮行地址 再 加 1为 2,依次类推,经过 StepSize轮之后全部行读 取完毕。 5.1.5.4.3 校验码交织 从 Turbo编码输出校验 比特 的第一块 (N-K)/4比特 到 区块 1中,第二块 (N-K)/4比特 到 区块 2中,第三块(N-K)/4比特 到 区块 3中,第四块 (N-K)/4比特 到 区块 4中,可以看作把校验 比特 存入一个 (N-K)/4行 4列的矩阵,第 1列代表 区块 1,第 2列代表 区块 2,第 3列代表 区块 3,第 4列代表 区块 4。对于 1/2码率,校验 比特 的读法与信息 比特 的读法类似,不同在于校验 比特 第一次读从 校验偏
40、移 参数 offset定义的行开始,步长参数还是 StepSize,我们定义 T=(N-K)/4,第一轮读出的行的顺序为 (offset, (offset+StepSize)mod T, (offset+2*StepSize)mod T, ),然后第二轮 首 行加 1,再重复 StepSize-1轮,最后经过 StepSize轮,每轮读出 T/StepSize行数据, 共计 读 取 T行数据。对于 16/18码率,每轮读完不初始化行指针,而是从开始持续读 取 (offset, (offset+StepSize)mod T, (offset+2*StepSize)mod T, ) ,一直到 T行
41、读 取 完 毕 。 信道交织用到的参数如 表 11 定义: 表 11 信道交织参数 物理块大小(字节数) 码率 交织偏移值 交织步长 16 1/2 16 4 72 1/2 72 16 136 1/2 136 16 264 1/2 264 16 520 1/2 520 16 520 16/18 60 11 Q/GDW 11612.412016 13 5.1.5.4.4 信息码和校验码之间的交织 对于 1/2码率,输出的前 4比特为信息码,接着 4比特为校验码,以此类推。对于 16/18码率,首先是3个 4位 的信息 比特 ,然后是 4位的 校验 比特 ,最后是 5个 4位的 信息 比特 ,重复这
42、一模式。 5.1.5.4.5 半字节移位 半 字节移位以 4比特为单位进行移位,不论信息 比特 还是校验 比特 ,每 两 个半字节调整一次顺序,规则如 表 12 所示。 表 12 半字节移位 输出半字节序号 移位模式 1 or 2 b0b1b2b3 3 or 4 b3 b0b1b2 5 or 6 b2b3 b0b1 7 or 8 b1b2b3 b0 9or 10 b0b1b2b3 上图中 b0表示 比特 来自信息或者校验 比特 的 区块 1, 以此类推, b1表示 t来自 区块 2, b2表示来自 区块 3, b3表示来自 区块 4。比特串行输出时, 4个比特 中最左边的 比特 先输出,从左向
43、右。 5.1.5.5 载荷数据 分集拷贝 5.1.5.5.1 分集拷贝流程 分集拷贝 用于将原始信号进行 分集 和映射。 当只有分集次数为 1时,可省略该环节。 分集拷贝 根据所选的模式 中不同的拷贝次数 ,将原始数据 按照载荷数据分集 拷贝 过程 分别 进行处理 。如果 InData(i)表示信道交织器输出的比特, 分集拷贝 输出的比特序列 OutData(i)将由下面得出。xa 表示 x取值为小于等于 a的最大整数,即下取整。 分集拷贝 参数如 图 9 所示。 在每个分集中,最终没有填满的 group用 PadBitsNum个比特填充,具体的数据如下:第 1个分集的数据来自原始数据的第 0
44、PadBitsNum-1个比特,第 2个分集的数据来自原始数据的第 PadBitsNum 2*PadBitsNum-1个比特,依次类推至第 N个分集。 C a r r i e r N u mP e r I n t e rC a r r i e r N u m P e r G r o u pU s e d C a r r i e r N u mB i t s I n La s t O F DMB i t s I n La s t G r o upP a d B i t s N u m图 9 分集拷贝 参数的图示 5.1.5.5.2 参数定义 DataBitsLen: 信道交织器输出的数据 比特
45、数,包括信息 比特 和校验 比特; ValidCarrierNum: 有效子载波数,根据 表 21 中通信频段所支持的子载波数来表示 可以传数据的子载波数 ; Q/GDW 11612.412016 14 UsedCarrierNum:分集拷贝模式实际使用的子载波数目,当 UsedCarrierNum 不等于 ValidCarrierNum时,选取低位编号子载波使用; CopyNum: 数据的 分集 次数 ; BPC: 每子载波调制的 比特 数 ; InterNum:交织器个数 ,与 CopyNum 和 InterNumPerGroup 的关系 如 见 表 13 。 表 13 分集次数与交织个数映射表 CopyNum 2 4 5 7 11 InterNum 8 8 10 14 11 InterNumPerGroup 4 2 2 2 1 5.1.5.5.3 变量计算 V a lid C a r r ie r N u mU s e d C a r r ie r N u m I n te r N u m I n te r N u m C a r r i e r N u m P e r G r o u p U s e d C a r r ie r N u mC