專利名稱：應(yīng)用在td－scdma系統(tǒng)聯(lián)合檢測模塊的信道估計最大比合并的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的原理通常涉及無線通信系統(tǒng)，特別涉及TD-SCDMA系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信號的聯(lián)合檢測過程中的信道估計。
背景技術(shù)：
移動通信已經(jīng)極大地普及使用了，同時，數(shù)字處理使得移動無線服務(wù)從模擬模式迅速轉(zhuǎn)變到數(shù)字通信模式。而且，蜂窩服務(wù)提供商更關(guān)注那些無線鏈路高容量的數(shù)字通信技術(shù)。
1998年中國無線電信標(biāo)準(zhǔn)組織向國際通信聯(lián)盟提交了一份新的第三代通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)基于時分復(fù)接(TDD)和同步碼分多址(SCDMA)技術(shù)。國際通信聯(lián)盟批準(zhǔn)和采納該提議。被采納的通信標(biāo)準(zhǔn)比起2G和其它的3G標(biāo)準(zhǔn)都來得先進。
TDD的上、下行鏈路使用一個相同的頻帶資源，分別占用不同的特定時隙。CDMA技術(shù)是基于直接序列擴頻(DS-SS)原理，此時多個用戶可以同時占用同一個無線頻率信道資源，僅僅利用用戶特定的擴展序列或簽名序列來區(qū)分。因此，在TD-SCDMA系統(tǒng)里，時隙和擴展碼共同使用用來區(qū)分某個小區(qū)里的多個用戶。TD-SCDMA系統(tǒng)還支持使用例如智能天線、聯(lián)合檢測和動態(tài)信道分配等關(guān)鍵技術(shù)來獲得接近最優(yōu)的移動通信性能。
DS-SS通信需要在接收信號里檢測出一個或多個擴展碼片序列，并且在檢測到碼片序列后獲得同步信息。同時，在發(fā)送端發(fā)射之前，需要將特定的符號(即中導(dǎo)碼)插入到每個時隙里，通過比較發(fā)射和接收到的特定符號，檢測和彌補接收到的信息符號的畸變。換句話說，在發(fā)射機中插入所謂的訓(xùn)練符號，在接收機，已知這些訓(xùn)練符號前提下，從接收到的數(shù)據(jù)幀里抽取出這些受畸變的訓(xùn)練符號，獲得信道估計。
在CDMA以及其它采用DS-SS技術(shù)的環(huán)境下，會有兩個或多個發(fā)射機使用不同的擴頻碼同時發(fā)射信息。在此情形下，特別當(dāng)接收機同時接收到多個發(fā)射過來的信息時，接收機需要同時從接收到的寬帶頻譜無線信號里獲得多個擴頻碼。在一個CDMA系統(tǒng)里，多址干擾(MAI)將等效地影響所有用戶的質(zhì)量。例如RAKE接收機這樣的檢測方案屬于次優(yōu)的檢測技術(shù)，因為每個用戶指示利用自身的符號信息而忽略來自干擾用戶的有用信息；而聯(lián)合檢測算法對來自某小區(qū)的所有用戶包括干擾用戶信息都并行地進行處理。
聯(lián)合檢測方案既復(fù)雜又費運算量，它的復(fù)雜度是隨著碼道數(shù)的增加而指數(shù)關(guān)系地增加。因此，高碼道數(shù)的CDMA系統(tǒng)不適合使用聯(lián)合檢測，然而，TD-SCDMA系統(tǒng)卻十分容易使用聯(lián)合檢測技術(shù)及其相對應(yīng)的并行處理結(jié)構(gòu)，原因就是該系統(tǒng)里用戶的時隙是同步的，并且碼道數(shù)局限于非常合適的數(shù)目上。結(jié)果具有適當(dāng)復(fù)雜度的聯(lián)合檢測器可以在如今的并行計算結(jié)構(gòu)里方便地實現(xiàn)。然而，聯(lián)合檢測器輸出檢測信息的準(zhǔn)確性與之的信道估計的質(zhì)量直接相關(guān)。通常來說，信道估計越準(zhǔn)確，就能獲得越好的系統(tǒng)性能。


為了更方便地理解上述觀點和本發(fā)明的優(yōu)勢，同時也是為了更清晰地了解后續(xù)的詳細敘述，這里給出相應(yīng)的示意圖圖1是一個典型的TD-SCDMA時隙結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2表示一個UE的數(shù)字基帶結(jié)構(gòu)。
圖3為在圖2所示的數(shù)字基帶結(jié)構(gòu)中信道估計部分的詳細框圖。
圖4表示的是根據(jù)本發(fā)明實施例實施例的每個用戶信道估計的最大比合并(MRC)過程的框圖。
具體實施例方式
在下面的描述中，我們將給出大量的專業(yè)細節(jié)以便于對本發(fā)明實施例有一個全面理解，然而，一個業(yè)內(nèi)熟練的人士可以發(fā)現(xiàn)缺少某個或多個這樣的專業(yè)細節(jié)，或者用其它的方法、器件等，本發(fā)明仍然可以實現(xiàn)；另一方面，一些眾所熟知的結(jié)構(gòu)或操作沒有在本發(fā)明里全面給出解釋，以免對本發(fā)明主體起到喧賓奪主的不利影響。
在本發(fā)明里至少有一個實現(xiàn)形式，它具有與之結(jié)合的某一個特定的特點、結(jié)構(gòu)或?qū)傩?，在本技術(shù)說明里采用“一個實施例來表示某個實現(xiàn)形式。因此在全篇文章的多個地方，術(shù)語″在一個實施例中并不表示同一個實現(xiàn)實施例；而且特定的特點、結(jié)構(gòu)或?qū)傩钥梢越Y(jié)合在某個或多個實施例的任何適當(dāng)?shù)男问嚼铩１景l(fā)明是關(guān)于TD-SCDMA通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)符號的聯(lián)合檢測中的信道估計。聯(lián)合檢測是TD-SCDMA系統(tǒng)中UE端的一個關(guān)鍵技術(shù)，它可以通過抑制來自其它服務(wù)用戶的干擾而獲得通信容量的提高。
聯(lián)合檢測方案既復(fù)雜又費運算量，它的復(fù)雜度是隨著碼道數(shù)的增加指數(shù)關(guān)系地增加，因此，通常來說，高碼道數(shù)的CDMA系統(tǒng)不適合使用聯(lián)合檢測。然而，TD-SCDMA系統(tǒng)卻十分適合使用聯(lián)合檢測技術(shù)，原因就是該系統(tǒng)里碼道數(shù)有限并局限于非常合適的數(shù)目上，而且同一時隙里的所有用戶都是同步的。
信道估計在聯(lián)合檢測過程中是一個至關(guān)重要的部分，它將在多個方面影響檢測過程性能。一般地講，信道估計越準(zhǔn)確，系統(tǒng)就能獲得越好的性能。該發(fā)明給出了一種在TD-SCDMA系統(tǒng)中提高信道估計的方法和系統(tǒng)，適用條件是TD-SCDMA系統(tǒng)沒有使用智能天線，并且工作于默認模式(default mode)下。
在時分復(fù)接(TDD)系統(tǒng)下，數(shù)據(jù)是以符號形式在特定的持續(xù)時間內(nèi)或一個“時隙”里以數(shù)據(jù)包方式發(fā)送。在時隙里，每個數(shù)據(jù)包都包含一個特定的訓(xùn)練序列或稱為中導(dǎo)碼。中導(dǎo)碼包含在發(fā)射的數(shù)據(jù)包里，并且為接收機所已知，接收機通過比較本地已知的中導(dǎo)碼和接收到的受畸變的中導(dǎo)碼，獲得信道估計，從而最終可以校正和彌補同一數(shù)據(jù)包里的用戶信息。在TD-SCDMA系統(tǒng)里，每個node-B都分配一個基本中導(dǎo)碼(Basic Midamble Code)，當(dāng)系統(tǒng)工作于dafault模式下時，基本中導(dǎo)碼通過循環(huán)移位到不同的相位來給該node-B下不同的用戶來使用。
圖1表示一個TD-SCDMA時隙的典型結(jié)構(gòu)，時隙中具有一個144碼片長的中導(dǎo)碼，可由下式表示mP＝(m1，m2，...，mP)，將上面的中導(dǎo)碼表示復(fù)數(shù)形式如下mP＝(m1，m2，...，mP)；這里mi＝(j)i·mi，下標(biāo)i＝1，...，P，P＝128，并且j=-1]]>為單位虛數(shù).
我們定義imax＝Lm+(K-1)W，那么新的矢量m可以由中導(dǎo)碼序列的周期延拓得到m‾=(m‾1,m‾2,...,m‾imax)=(m‾1,m‾2,...,m‾Lm+(K-1)W),,]]>這里mi＝mi-P對所有的下標(biāo)范圍i=(P+1),...,imax,]]>有mi＝mi-P第k個中導(dǎo)碼定義為m‾(k)=(m‾1(k),m‾2(k),...,m‾Lm(k)),]]>這里m‾i(k)=m‾i+(K-k)W]]>并且i＝1，...，Lm，k＝1，...，K。
圖2表示UE的數(shù)字基帶結(jié)構(gòu)的示意框圖，圖3是圖2中所述信道估計的詳細框圖。在該示意圖中，數(shù)據(jù)分割單元是將中導(dǎo)碼em從接收信號中抽取出來。原始的信道可由公式1所示。
h″raw＝IDFT(G-1·DFT(em)) 公式1這里G＝diag(g)＝diag(DFT(mP))，DFT表示離散傅立葉變換，IDFT表示離散傅立葉反交換。原始信道估計按公式2進一步重組h′′‾j=h′′‾raw,(j+P+112-(Km-1)W)modP,j=0,1,...,P-1]]>公式2這里Km表示信道估計窗個數(shù)，W表示每個信道窗的窗長并滿足 因此完整的信道估計可以重寫成h′′‾=[h′′‾0,h′′‾1,...,h′′‾P-1]T=[h′′‾(0)T,h′′‾(1)T,...,h′′‾(Km-1)T,h′′‾(Km)T]T]]>公式3這里h″(km)表示第km個信道窗的信道估計。
這里降噪處理由兩個步驟構(gòu)成窗間降噪及窗內(nèi)降噪。對于窗間降噪，我們定義每個信道窗的窗功率P(km)=||h′′‾(km)||2,]]>上面得到的窗功率跟某個預(yù)先定下來的門限相比，h′′‾(·km)=h′′‾(km)whenP(km)≥Threshold10whenP(km)<Threshold1]]>公式4類似地，與信道窗間降噪相關(guān)的，對所有的用戶，信道窗功率h″(km)計算如下pi=ΣKm=1Km||h′′‾i(km)||2i=1,2,...,W,]]>這里P用來表示pi的最大值，并且在這里定義第二個門限Threshold2＝10dB。
公式5不失一般性，信道窗的功率按下面關(guān)系重排P(1)＞P(2)＞...＞P(K)＞Threshold1＞P(K+1)＞...＞P(Km)，并且參考矢量h”定義為h′′‾=Σkm=1K(P(km)·h′′‾(km)),]]>公式6這里h″的功率以Ph″來表示。
現(xiàn)在既然有了參考信道h″，那么所有用戶的信道窗就可以表示為h^′′‾(km)≈λkm·ejθ^kmh′′km=1,2,3,...,K]]>公式7這里的乘積因子λkm=P(km)/Ph′′,]]>角度 需要進行估計得到。 的一種估計方法可以如下所示θ^km=argθ^km(min(||h′′‾(km)-h^′′‾(km)||2))]]>公式8
作為本發(fā)明的一個具體實現(xiàn)實施例實施例，圖4給出每個用戶的信道估計的最大比合并(MRC)方框示意圖。假設(shè)h是延時線模型信道抽頭的真值，那么可以定義這個真值與估計出來的信道之間的均方誤差MSEold=ΣiΣj(||h-h′′‾(km)||)i,j2;]]>和MSEnew=ΣiΣj(||h-h^′′‾(km)||)i,j2]]>TD-SCDMA下行鏈路平臺上仿真結(jié)果表明，采用本方案會給系統(tǒng)帶來一些性能增益。
上面我們對本專利實施例進行詳細描述，并且我們不是有意要做到面面俱到，我們也無意將本發(fā)明局限在本公開發(fā)明具體形式里。上面特定的專利實施例描述只是充當(dāng)例證的作用，對本專利各種可能的等效修改也屬于本專利的范疇，正如有關(guān)文獻所公認的那樣。同時，本專利所提供的技術(shù)同樣可以在其它系統(tǒng)里應(yīng)用，不必一定局限在我們上述的系統(tǒng)里。上面描述的各種實施例里的元素和方面可以結(jié)合起來來提供更多的實現(xiàn)實施例。
針對上面的“詳細描述”，本發(fā)明是可以進行改變。盡管上面對本發(fā)明的特定實施例及期望的最好的模式進行了詳細描述，但是就像上面本文所體現(xiàn)出來的不管這樣的描述多么詳細，本發(fā)明都可以在很多方面所應(yīng)用。因此，在公開發(fā)表的本發(fā)明框架里，可以對實現(xiàn)細節(jié)作較大的變化。
下面以特定的權(quán)利要求形式，給出本發(fā)明的若干特定方面，發(fā)明人以權(quán)利申請格式對本發(fā)明的若干方面提出權(quán)利申請。例如，只有本發(fā)明的一個方面收錄在計算機只讀媒介里，而其它方面收錄在另一個計算機只讀媒介中。因此，相應(yīng)的，發(fā)明人在發(fā)表本發(fā)明后保留追加額外權(quán)利申請的權(quán)利，以便能就本發(fā)明的其它方面進行一些額外的權(quán)利申請。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用在時間復(fù)接同步的碼分多址通信系統(tǒng)的聯(lián)合檢測接收機里的最大比合并信道估計裝置，其中發(fā)射信號是由來自遠處多個用戶單元在時間域重疊的編碼信號，每個編碼信號都是在同一個時隙里發(fā)送，僅僅靠特定的擴頻碼來實現(xiàn)區(qū)分，而且編碼符號域里還插入了中導(dǎo)碼，所述裝置包含一個數(shù)據(jù)分割單元，用來抽取中導(dǎo)碼；一個信道估計器，用來估計各用戶的信道；一個功率計算器，計算每個信道窗的功率；一個功率比較器，用來比較已經(jīng)計算出來的功率和定義的閾值門限，從而相應(yīng)調(diào)整用戶信道估計；一個角度估計器，用來估計角度，估計出來的角度將為最大比合并信道估計部分使用；一個乘數(shù)因子，用來計算最大比合并信道估計的乘數(shù)因子；和一個最大比合并信道估計器，其中估計器利用信道估計器、功率計算器、功率比較器、角度估計器和乘數(shù)因子計算器的輸出信號。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，用戶的第km個信道估計h″(km)的功率計算形式P(km)=||h′′‾(km)||2.]]>
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，跟特定的閾值門限相比較的功率比較單元，并根據(jù)功率比較結(jié)果對用戶信道估計進行如下形式的變換h′′‾(km)=h′′‾(km)whenP(km)≥Threshold10whenP(km)<Threshold1,]]>這里h″(km)是用戶的第km個信道估計，并且P(km)=||h′′‾(km)||2.]]>
4.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，角度估計的計算形式θ^km=argθ^km(min(||h′′‾(km)-h^′′‾(km)||2)).]]>
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，乘數(shù)因子計算形式λkm=P(km)/Ph′′.]]>
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，最大比合并的信道估計計算形式為h^′′‾(km)≈λkm·ejθ^kmh′′,km=1,2,3,...,K.]]>
7.在時分復(fù)接同步碼分多址通信系統(tǒng)下使用聯(lián)合檢測過程中的最大比合并的信道估計方法，該方法包含一個從發(fā)射信號里抽取中導(dǎo)碼部分的步驟；估計用戶信道的步驟；對每一個用戶信道窗計算功率的步驟；對計算出來的功率同特定門限相比較以及根據(jù)比較結(jié)果相應(yīng)調(diào)整用戶信道估計的步驟；為最大比合并信道估計使用而進行的角度估計的步驟；為最大比合并信道估計使用的乘數(shù)因子的計算的步驟；和利用得到的角度、乘數(shù)因子、功率和估計出來的信道，計算最大比合并的信道估計的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，功率計算步驟中，功率計算按照下列方式進行P(km)=||h′′‾(km)||2]]>，這里h″(km)是用戶的第km個信道估計。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將功率與特定的閾值門限相比較并根據(jù)比較結(jié)果相應(yīng)調(diào)整用戶信道估計的步驟中，其調(diào)整的方式為h′′‾(km)=h′′‾(km)whenP(km)≥Threshold10whenP(km)<Threshold1,]]>這里的h″(km)為用戶的第km個信道估計，P(km)=||h′′‾(km)||2.]]>
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，角度估計步驟中，角度估計按照如下的方式θ^km=argθ^km(min(||h′′‾(km)-h^′′‾(km)||2)).]]>
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，乘數(shù)因子的計算步驟中，以λkm=P(km)/Ph′′]]>形式來計算。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，最大比合并的信道步驟中，最大比合并的信道處理過程按如下方式h^′′‾(km)≈λkm·ejθ^kmh′′,km=1,2,3,...,K]]>來進行。
13.一種應(yīng)用于TD-SCDMA通信系統(tǒng)的聯(lián)合檢測過程里的最大比合并得信道估計裝置，該裝置包含一種從接收信號里抽取中導(dǎo)碼部分的裝置；一種用來估計用戶信道的裝置；一種用來計算每個信道窗功率的裝置；一種對已經(jīng)計算出來的功率與特定門限相比較、并根據(jù)比較結(jié)果相應(yīng)調(diào)整用戶信道估計的裝置；一種用于最大比合并信道估計的角度估計裝置；一種用于最大比合并信道估計的乘數(shù)因子的計算裝置；和一種進行最大比合并的信道估計的裝置。
14．用在TD-SCDMA通信系統(tǒng)里的一種聯(lián)合檢測的方法，包含從接收信道里抽取中導(dǎo)碼部分的步驟；用戶信道估計步驟，進一步包含用于對抽取到的中導(dǎo)碼進行離散傅立葉變化的步驟；利用傅立葉變換后的中導(dǎo)碼構(gòu)成對角矩陣的步驟；對該對角陣據(jù)悉進行矩陣求逆的步驟；以及對處理后的矩陣進行傅立葉逆變換的步驟；對每個信道窗進行功率計算的步驟；將計算得到的功率同特定的門限相比較并根據(jù)比較結(jié)果相應(yīng)調(diào)整用戶信道估計的步驟；為最大比合并信道估計所需要的角度估計步驟；為最大比合并信道估計所需要的乘數(shù)因子的計算步驟；以及根據(jù)獲得的角度、乘數(shù)因子。功率和估計出來的信道一起來先進的最大比合并信道估計步驟。
15.如權(quán)利要求14所述的聯(lián)合檢測方法，其特征在于，信道估計步驟中，信道估計按h″raw＝IDFT(G-1·DFT(em))來進行，這里的G＝diag(g)＝diag(DFT(mP))，DFT是傅立葉變換，IDFT是傅立葉逆變換。
16.如權(quán)利要求14所述的聯(lián)合檢測方法，其特征在于，在乘數(shù)因子計算步驟中，按λkm=P(km)/Ph′′]]>形式計算。
17.一個基于時分復(fù)接的無線通信系統(tǒng)，包含一個接收機；以及一個能夠執(zhí)行如下運算的計算系統(tǒng)從接收機中接收輸入數(shù)據(jù)；從接收數(shù)據(jù)中抽取中導(dǎo)碼；估計用戶信道；計算每個信道窗的功率；計算出來的功率同特定的閾值門限相比較的操作；根據(jù)上述比較結(jié)果相應(yīng)調(diào)整用戶信道估計的操作；角度估計，該角度將為后面的最大比合并信道估計所使用；計算乘數(shù)因子，該乘數(shù)因子為后面的最大比合并信道估計所使用；以及根據(jù)已經(jīng)獲得的信道估計、信道窗功率計算功率、信道估計的調(diào)整結(jié)果、角度估計以及乘數(shù)因子，進行最大比合并的信道估計。
全文摘要
本發(fā)明的實施例是關(guān)于無線通信系統(tǒng)領(lǐng)域，特別地，是關(guān)于TD－SCDMA系統(tǒng)中聯(lián)合檢測里信道估計的范疇。由于TD－SCDMA系統(tǒng)中時隙和碼道共同作用來區(qū)分用戶，此時多址干擾將影響所有用戶。為了對付這樣的問題，我們使用如聯(lián)合檢測這樣的檢測方案，它并行地對所有用戶的信息包括干擾信息進行檢測處理。聯(lián)合檢測中很重要的一部分就是信道估計，它將在多個方面影響著檢測過程的性能。通常來講，信道估計越準(zhǔn)確，系統(tǒng)就可以獲得更好的性能。該發(fā)明給出一種TD－SCDMA系統(tǒng)的信道估計的方法和系統(tǒng)。
文檔編號H04B1/707GK1770650SQ20051011618
公開日2006年5月10日 申請日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者程健, 莊嘉宜 申請人:展訊通信(上海)有限公司