專利名稱：用于分時隙移動通信系統(tǒng)的時變信道校準方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明的方法屬于移動通信技術(shù)領域，尤其涉及一種用于分時隙移動通信系統(tǒng)的時變信道校準方法。
(2)技術(shù)背景無線移動通信中最顯著的特點就是其信道的復雜性和時變性。在相干接收方案中，需要在接收端對信道進行估計和測量，然后利用得到的信道響應對信號進行相干檢測。由于信道響應是由發(fā)送設備、射頻載波在無線信道的傳播和接收設備的特性決定的，設備的頻率偏差和漂移等特性、無線傳播信道的變化、終端移動引起的多普勒頻移和衰落變化等，都將帶來信道響應的時間變化并最終影響系統(tǒng)的性能。在接收端，信道估計和測量必須能夠跟蹤信道的變化，才能夠保證數(shù)據(jù)接收解調(diào)的性能。
在時隙CDMA或類似的塊處理的系統(tǒng)中，通常假設在一個塊(時隙或突發(fā))內(nèi)的信道響應是時不變的。這種假設和條件限制，為系統(tǒng)設計和有關(guān)的處理帶來了很大的方便。同時，這種塊內(nèi)信道響應時不變的假設也限制了系統(tǒng)實際應用適用條件范圍，對頻率偏差和漂移，對終端的移動速度都有嚴格的限制條件。
下面以TD-SCDM.A(即3GPP 1.28Mcps TDD)系統(tǒng)的業(yè)務時隙的突發(fā)信號結(jié)構(gòu)為例，見圖1，突發(fā)信號中部的中間碼(midamble)是用來進行信道估計的(也可稱為信道估計碼)，兩邊的數(shù)據(jù)塊用來傳送業(yè)務數(shù)據(jù)。TD-SCDMA系統(tǒng)的參數(shù)為時隙長為TTS＝0.675ms＝675us；符號(擴頻增益為16)長為TS＝12.5us；碼片長為TC＝0.781us＝781ns。每個時隙有兩個數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊含有22個符號(擴頻增益為16)，中間碼的共有144(128+16)個碼片。
如果信道響應在一個時隙內(nèi)是時不變的，利用中間碼可以得到對應各個用戶在本時隙的信道響應的估計結(jié)果，利用這個固定的信道響應分別對兩個數(shù)據(jù)塊的信號進行聯(lián)合檢測(或匹配濾波)和解調(diào)就可以在接收端恢復發(fā)送的數(shù)據(jù)。塊處理的方式為系統(tǒng)設計和接收端的信道估計和信號檢測帶來了方便，使得諸如多用戶信道聯(lián)合估計和信號聯(lián)合檢測等技術(shù)可以得到實際應用。
但是，這種塊處理的方法限制了系統(tǒng)實際應用適用條件范圍，當信道響應在一個時隙內(nèi)有變化時，系統(tǒng)的性能就會下降甚至嚴重惡化。信道變化引起的相位變化會使含有相位調(diào)制的信號(如相移鍵控PSK、正交幅度調(diào)制QAM)的解調(diào)性能惡化，幅度的變化會使含有幅度調(diào)制的信號(如QAM)的解調(diào)性能惡化。信道響應變化的原因主要有發(fā)送和接收頻率有偏差，終端移動引起的多普勒頻移和快衰落等。比如，在2GHz載頻上，當終端移動速度為250km/h時，對應的最大多普勒頻移為463Hz，TD-SCDMA時隙兩端相對于時隙中央的相位變化可以達到1.25π/4，已經(jīng)不能夠正常解調(diào)QPSK信號了(對于8PSK和16QAM，會有更嚴格的限制)。
通過以上的例子我們可以看到，在基于塊處理的系統(tǒng)中，如果信道有較快的變化，系統(tǒng)性能將會惡化。信道響應在一個時隙內(nèi)塊不變的要求使得系統(tǒng)的應用條件范圍受到了嚴格的限制，主要是頻率偏差和漂移，終端的移動速度等。
因此，在時隙CDMA或類似的塊處理的系統(tǒng)中，擴展系統(tǒng)的實際應用條件范圍限制，改善系統(tǒng)在信道快速變化情況下的性能具有非常重要的意義。但是，對采用塊處理的系統(tǒng)在塊內(nèi)的信道變化進行校準存在兩大困難其一是處理的復雜性，如果破壞了塊處理的特點，系統(tǒng)的處理復雜度會急劇增加，給實際應用帶來困難；其二是信道變化的獲取，如果在一個時隙內(nèi)只給出信道估計的一個結(jié)果，而且一個用戶相鄰兩個時隙的信號在時間上不能保證連續(xù)(例如，3GPP TDD)，我們就無法從信道估計的結(jié)果中進行插值和預測來得到信道的變化規(guī)律。
(3)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡單有效的信道校準方法，在保留塊處理方式基本特點的情況下，使其能夠適應信道響應在一個時隙內(nèi)一定程度的變化。通過本發(fā)明所述方法的實施，達到放寬時隙CDMA或類似的塊處理系統(tǒng)的應用條件范圍限制，改善系統(tǒng)在較大頻率偏差和漂移情況以及終端高速移動情況下的性能。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案，一種用于分時隙移動通信系統(tǒng)的時變信道校準方法，所述方法包括按照時不變塊的處理方法對一個時隙或突發(fā)的接收信號進行信道估計和信號檢測，其特征在于，在時變信道下對時隙CDMA或類似的塊處理系統(tǒng)的聯(lián)合檢測或匹配濾波結(jié)果進行迭代校準。
本發(fā)明的主要特點是，利用按照塊內(nèi)時不變信道估計和檢測算法得到的結(jié)果進行處理，根據(jù)靠近信道估計碼的部分數(shù)據(jù)對信道變化進行估計，利用估計的偏差進行迭代校準運算處理，最終得到恢復的發(fā)送數(shù)據(jù)和精確的偏差估計。
(4)


下面，參照附圖，對于熟悉本技術(shù)領域的人員而言，從對本發(fā)明方法的詳細描述中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將顯而易見。
圖1是TD-SCDMA業(yè)務時隙突發(fā)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一較佳實施例的流程圖。
(5)具體實施方式
請參見圖2，該實施例是以TD-SCDMA系統(tǒng)業(yè)務時隙的結(jié)構(gòu)為例進行介紹。TD-SCDMA的一個業(yè)務時隙有兩個數(shù)據(jù)塊，對于只有一個數(shù)據(jù)塊或多個數(shù)據(jù)塊的實現(xiàn)過程也類似。
通?？紤]到算法的開銷，以及仿真和實際試驗的結(jié)果來確定迭代次數(shù)以及M的取值。在下述實施例中，設定迭代次數(shù)為2次。
步驟S1，首先利用信道響應塊內(nèi)時不變的處理方法進行信道估計和信號檢測。信號檢測算法可以采用聯(lián)合檢測，如迫零塊均衡(ZF-BLE)、最小均方誤差塊均衡(MMSE-BLE)和干擾抵消(IC)等，也可以采用相關(guān)匹配濾波檢測(MF)或瑞克(RAKE)接收機。本發(fā)明的迭代校準運算都是以塊處理的檢測輸出結(jié)果作為輸入信號進行處理的。
塊處理檢測輸出的結(jié)果是解擴頻后的數(shù)據(jù)符號，可以表示為d1(k)=(d1,1(k),d1,2(k),···,d1,n(k),···,d1,N(k))---(1-1)]]>d2(k)=(d2,1(k),d2,2(k),···d2,n(k),···d2,N(k))---(1-2)]]>其中，k＝1，2，…，K代表一個時隙內(nèi)不同的碼道；n＝1，2，…，N代表一個碼道內(nèi)不同的數(shù)據(jù)符號。
在TD-SCDMA的業(yè)務時隙中，擴頻因子為16時，N＝22。
方程式(1-1)是第一個數(shù)據(jù)塊的檢測結(jié)果，方程式(1-2)是第二個數(shù)據(jù)塊的檢測結(jié)果。
步驟S2，對靠近信道估計碼的部分檢測結(jié)果進行解調(diào)、硬判決，并再調(diào)制恢復為數(shù)據(jù)符號。假設選擇每個數(shù)據(jù)塊靠近信道估計碼的M(M≤N)個符號，可得d1,M′(k)=(d1,N-M+1′(k),···,d1,m′(k),···,d1,N-1′(k),d1,N′(k))---(2-1)]]>d2,M′(k)=(d2,1′(k),d2,2′(k),···,d2,m′(k),···,d2,M′(k))---(2-2)]]>在迭代運算中，第一次迭代取參數(shù)M＝8，第二次迭代取參數(shù)M＝15。
步驟S3，利用這2M個判決并恢復的數(shù)據(jù)符號與原來的接收數(shù)據(jù)進行比較估計信道的偏差 其中，A1，i(k)，A2，i(k)是相應的幅度偏差值(比值)；1，i(k)，2，i(k)是相應的相位偏差值(差值)；對于四相相移鍵控(QPSK)信號，可以不求幅度偏差，只求相位偏差。
M的取值由相應的調(diào)制方式所允許的最大相位和幅度變化來決定。比如，對于四相相移鍵控(QPSK)來說，星座的最小相位差為π/2，沒有噪聲干擾時允許相位估計誤差的最大值為π/4，考慮到信號對噪聲的干擾容限，這個相位誤差的要求還要進一步提高，比如取0.5π/4。對于八相相移鍵控(8PSK)來說，星座的最小相位差為π/4，沒有噪聲干擾時允許相位估計誤差的最大值為π/8，考慮到信號對噪聲的干擾容限，這個相位誤差的要求還要進一步提高，比如取0.5π/8。本實施例的迭代運算中，第一次迭代取參數(shù)M＝8，第二次迭代取參數(shù)M＝15。
需要補充一點的是，對于多碼道工作的用戶，在步驟S3得到信道偏差的估計值后，可以對屬于同一用戶的不同碼道的估計值再做一次平均，用統(tǒng)計平均值代替原來的估計值。具體運算如下設某一用戶有Kc個碼道，原始的信道偏差估計值(相位或幅度)為y′(k)，k＝1，2，…，Kc，統(tǒng)計平均后的值y(k)應為y(k)=1KcΣk=1Kcy′(k)---(3-3)]]>步驟S4，采用一個信道變化的近似模型，并利用這2M個符號給出的偏差，確定這個近似模型的參數(shù)。
通常可以采用的模型有兩類一類是線性近似模型，整個時隙的變化用一條固定斜率的直線近似；一類是階梯近似模型，在兩個數(shù)據(jù)塊分別用一個折算到其中心的固定值來表示。
在本實施例中，信道變化采用線性近似模型yn(k)=a(k)tn---(4-1)]]>其中，tn是數(shù)據(jù)符號的時間位置，yn(k)是第k個碼道對應時間位置上的偏差值。設tn＝0對應時隙的中點，所以y0(k)=0;]]>需要確定的參數(shù)就是a(k)。利用上一步驟求出的信道偏差及其在時隙中的對應位置，對應每一個符號用(4-1)可以求出一個a(k)值，記為an(k)。最后得到a(k)值
a(k)=12NΣnan(k)---(4-2)]]>由此得到了每一個碼道的信道響應變化近似模型表示。
步驟S5，利用上一步所得到的信道響應變化模型可以計算出對應各個碼道各個符號的偏差值，用得到的偏差值去校準方程式(1-1)、方程式(1-2)中的檢測數(shù)據(jù)d1(k)和d2(k)，得到校準后的數(shù)據(jù)d1″(k)和d2″(k)。
步驟S6，判斷是否達到迭代次數(shù)，若沒有達到迭代次數(shù)，仍需進行進一步校準，即令d1(k)=d1′′(k)]]>和d2(k)=d2′′(k),]]>轉(zhuǎn)入步驟S2繼續(xù)進行迭代；若達到迭代次數(shù)，則轉(zhuǎn)入步驟S7，將校準后的數(shù)據(jù)解調(diào)得到輸出。
前面提供了對較佳實施例的描述，以使本領域內(nèi)的任何技術(shù)人員可使用或利用本發(fā)明。對這些實施例的各種修改對本領域內(nèi)的技術(shù)人員是顯而易見的，可把這里所述的總的原理應用到其他實施例而不使用創(chuàng)造性。因而，本發(fā)明將不限于這里所示的實施例，而應依據(jù)符合這里所揭示的原理和新特征的最寬范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于分時隙移動通信系統(tǒng)的時變信道校準方法，所述方法包括按照時不變塊的處理方法對一個時隙或突發(fā)的接收信號進行信道估計和信號檢測，其特征在于，在時變信道下對時隙CDMA或類似的塊處理系統(tǒng)的聯(lián)合檢測或匹配濾波結(jié)果進行迭代校準。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分時隙移動通信系統(tǒng)的時變信道校準方法，其特征在于，所述方法還進一步包括以下步驟1)所述檢測結(jié)果中，對靠近信道估計碼部分的M個符號進行解調(diào)、硬判決和重新調(diào)制，利用判決后重新調(diào)制的結(jié)果與解調(diào)前的檢測結(jié)果進行比較，估計信道的偏差；2)利用估計的偏差按照一定的近似模型修改信道估計；3)判斷如果沒有達到迭代次數(shù)，則增大M的取值，轉(zhuǎn)入步驟1)進一步校準；4)解調(diào)出所有的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于分時隙移動通信系統(tǒng)的時變信道校準方法，其特征在于，所述M的取值取決于相應的調(diào)制方式所允許的最大相位和幅度變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于分時隙移動通信系統(tǒng)的時變信道校準方法，其特征在于，在步驟1)估計信道的相位偏差時，可以采用差分方法，所述差分方法的步驟包括，利用差分運算的軟結(jié)果和其差分解調(diào)硬判決的結(jié)果比較，得到相位偏差的估計值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于分時隙移動通信系統(tǒng)的時變信道校準方法，其特征在于，對于多碼道用戶，所述步驟1)得到信道偏差的估計值后，可以對屬于同一用戶的不同碼道的估計值再進行一次統(tǒng)計平均。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于分時隙移動通信系統(tǒng)的時變信道校準方法，其特征在于，所述近似模型為線性近似模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于分時隙移動通信系統(tǒng)的時變信道校準方法，其特征在于，所述近似模型為階梯近似模型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于分時隙移動通信系統(tǒng)的時變信道校準方法，該方法包括按照時不變塊的處理方法對一個時隙或突發(fā)的接收信號進行信道估計和信號檢測，在時變信道下對時隙CDMA或類似的塊處理系統(tǒng)的聯(lián)合檢測或匹配濾波結(jié)果進行迭代校準。本發(fā)明在保留塊處理方式基本特點的情況下，使其能夠適應信道響應在一個時隙內(nèi)一定程度的變化。通過本發(fā)明所述方法的實施，達到放寬時隙CDMA或類似的塊處理系統(tǒng)的應用條件范圍限制，改善系統(tǒng)在較大頻率偏差和漂移情況以及終端高速移動情況下的性能。
文檔編號H04B1/707GK1512796SQ02160500
公開日2004年7月14日 申請日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者王映民 申請人:大唐移動通信設備有限公司