專利名稱：一種針對td－scdma系統(tǒng)上行失步問題的解決方案的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于TD-SCDMA系統(tǒng)上行失步問題的解決方案，特別針對采用中間訓練序列(midamble碼)進行信道估計并且采用聯(lián)合檢測算法消除干擾情況下，由于移動臺上行信號不能同時到達基站的現(xiàn)象進行處理，從而通過減小干擾來擴大系統(tǒng)的整體業(yè)務容量。
在CDMA移動通信系統(tǒng)中，必須抵抗兩種類型的干擾。第一種是由于不同的用戶同時共享同一頻段的帶寬(各個用戶之間由于其對應的地址碼之間存在相關性)而產(chǎn)生的多址接入干擾(Multiple Access Interference，MAI)；第二種是由于信道特性的不理想而引起的符號間干擾(Inter Symbol Interference，ISI)。如果這兩種干擾能夠得到消除，那么系統(tǒng)容量會得到很大的提高并且理論上能夠消除遠近效應。
時分同步碼分多址(TD-SCDMA)系統(tǒng)是中國提出的基于時分雙工(TDD)方式的第三代移動通信系統(tǒng)。時分雙工方式使上下行可以占用相同的頻帶，節(jié)省頻率資源。在物理層的一個5ms子幀里面，共有7個時隙，可以不均勻地分配給上行和下行以供使用。在每個時隙內(nèi)，不同用戶的信息通過碼分的形式在突發(fā)里面共同傳送。每個時隙內(nèi)的用戶數(shù)量根據(jù)擴頻因子的大小有所變化，最大不超過8個，這個數(shù)量遠小于頻分雙工(FDD)系統(tǒng)。這種單個時隙用戶數(shù)量小的特點使系統(tǒng)很方便在接收端采用聯(lián)合檢測(Joint Detection，JD)技術。
聯(lián)合檢測作為TD-SCDMA系統(tǒng)的關鍵技術之一，利用多個用戶的擴頻碼信息以及相應的信道沖激響應(CIR)進行數(shù)據(jù)檢測，能夠達到同時消除多址接入干擾和碼間干擾的效果。聯(lián)合檢測中各種算法(迫零塊線性均衡ZF-BLE、最小均方誤差塊線性均衡MMSE-BLE等)的實現(xiàn)都依賴于對各路用戶信號所經(jīng)歷的無線信道進行的實時而準確的信道估計。
信道估計通常按兩步進行，首先在信道沖激響應的抽樣點上(每個碼片時間內(nèi)采樣一次)估計出各候選徑的幅度，然后根據(jù)一定的規(guī)則確定多徑的延遲位置(從候選徑中選出有效徑)。B.Steiner低代價信道估計方法利用TDD系統(tǒng)中特有的midamble碼可以獲得信道沖激響應的幅度估計。在加性噪聲的影響下，每一個信道沖激響應的抽樣點上都能估計出一個幅度值，其中一些延遲上的估計值純粹由噪聲貢獻，這些值應該予以去除。因而有必要采取一些后處理措施，盡可能消除高斯白噪聲的影響，這就是對多徑延遲位置的估計。其估計過程就是在候選徑里比較，保留有效徑去除無效徑的過程。
根據(jù)多徑延遲位置的選擇規(guī)則，信道估計可以分為理想信道估計和非理想信道估計兩種。由于仿真時信道的參數(shù)是確知的，可以假設準確知道有效徑的延遲位置，則在對應的信道沖激響應抽樣點上選取該徑作為有效徑，即理想信道估計。這種方法可以準確無誤地保留有效徑而去除無效徑，因此應用該方法得到的結(jié)果具有很好的參考價值。但在實際中，這種理想的狀況并不存在。非理想信道估計的特點是靈活地設定門限，使其與估計出來的各徑的功率或噪聲功率有關。如果某個徑的功率大于該門限，就選取該徑作為有效徑，否則為無效徑。由于在不同時刻接收到的突發(fā)功率或噪聲功率不是固定的，所以這個基準門限值也在隨之變化。
由于一個小區(qū)內(nèi)的不同用戶采用的是一個midamble基本碼的不同移位來進行信道估計，在接收端需要準確地將midamble部分截取出來，因此上行同步點的確立構成了正確信道估計的前提。
上行同步(ULS)是TD-SCDMA系統(tǒng)的另外一個關鍵技術，它保證各個移動臺的信號同時到達基站?，F(xiàn)在已有一些開環(huán)和閉環(huán)的上行同步控制技術，但是由于用戶的移動性和它們與基站之間的不同距離，建立完全的上行同步幾乎是不可能的。在這種同步被多變的信道條件破壞的情況下，接收端信道估計所得到的信道沖激響應向量和用于進行聯(lián)合檢測的系統(tǒng)矩陣均會存在相應的改變，從而影響整個系統(tǒng)的性能。
本發(fā)明具體的實現(xiàn)流程是(以一個時隙的處理方式為例)1.初始化移動窗口控制單元。
2.當前時隙信息通過自適應移動窗口解復用器。判斷移動窗口控制單元是否處于初始狀態(tài)。若是，則按照初始狀態(tài)的midamble窗口在接收信息中截取出待估計的midamble段；若否，則在其控制下同時移動midamble窗口和兩個數(shù)據(jù)塊的窗口，完成解復用。對于midamble部分，繼續(xù)執(zhí)行步驟3；對于兩個數(shù)據(jù)塊部分，閉合可控開關N1、N2，繼續(xù)執(zhí)行步驟4。
3.將步驟2得到的midamble段送入信道估計器分別進行信道沖激響應的幅度估計和有效徑的選取。判斷移動窗口控制單元是否處于初始狀態(tài)。若是，將信道估計的結(jié)果反饋回自適應移動窗口解復用器，對移動窗口控制單元的狀態(tài)進行修改，然后執(zhí)行步驟2；若否，閉合可控開關N3、N4，則將信道估計的結(jié)果送入聯(lián)合檢測單元，執(zhí)行步驟4。
4.利用步驟2所得到的接收數(shù)據(jù)塊信息和步驟3所得到的信道沖激響應信息進行聯(lián)合檢測。執(zhí)行步驟5。
5.對步驟4得到的聯(lián)合檢測結(jié)果進行并串變換和解復用，輸出各路用戶的判決符號信息。執(zhí)行步驟6。
6.判斷是否需要對下一個時隙進行接收。若是，轉(zhuǎn)向步驟1；若否，過程結(jié)束。
本發(fā)明提出的自適應移動窗口解復用器由移動窗口控制單元和解復用器組成。它的作用是，根據(jù)信道估計的反饋結(jié)果判斷截取窗口的移位方向和移位程度，并且自適應地控制midamble窗口和兩個數(shù)據(jù)塊窗口的移動，從而完成對兩個數(shù)據(jù)塊和midamble部分的解復用。上述設計的核心功能由移動窗口控制單元實現(xiàn)。對于每個時隙，信道估計器都要進行兩次估計，第一次的估計結(jié)果用來反饋給移動窗口控制單元進行移位的判斷，第二次的估計結(jié)果是經(jīng)過調(diào)整窗口后得到的信道沖激響應，用于聯(lián)合檢測。
為了便于理解本發(fā)明的原理、步驟、特點和優(yōu)點，將結(jié)合以下附圖對發(fā)明做詳細描述。


圖1是本發(fā)明提出的TD-SCDMA系統(tǒng)上行鏈路處理結(jié)構圖；圖2是進一步說明本發(fā)明中涉及到的TD-SCDMA系統(tǒng)上行鏈路各個用戶合成的midamble在接收端的分解圖；圖3是進一步說明本發(fā)明中涉及到的TD-SCDMA系統(tǒng)上行失步情況下的移動midamble窗分解圖；圖4是本發(fā)明提出的自適應移動窗口解復用器結(jié)構示意圖；圖5提供本發(fā)明理論分析部分的實驗仿真結(jié)果，示出在特定的信道條件下，單個用戶在不同的失步情況下進行聯(lián)合檢測所得到的未編碼誤碼率(Raw BER)的曲線；圖6提供本發(fā)明采用自適應移動窗口后對聯(lián)合檢測性能的改善情況，示出在特定的信道條件下，單個用戶在不同的失步情況下采用移動窗口技術和未采用移動窗口技術而得到的不同的Raw BER曲線。
參看圖1，圖中示出本發(fā)明提出的采用自適應移動窗口對接收信號進行解復用的TD-SCDMA系統(tǒng)上行鏈路詳細處理結(jié)構圖。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，每個時隙的每個碼道的突發(fā)由兩個數(shù)據(jù)塊、一個訓練序列塊和一個保護間隔組成。該系統(tǒng)的發(fā)送部分涉及到K個移動臺用戶的符號數(shù)據(jù)塊擴頻、產(chǎn)生訓練序列midamble和形成突發(fā)的過程；信道部分包括Rayleigh衰落和高斯白噪聲；接收部分包括自適應調(diào)整窗口的信道估計和聯(lián)合檢測。為了便于理解本專利，在此以TD-SCDMA上行12.2kbps鏈路為例，對圖1中涉及到的符號進行定義。
假設有K個用戶在同一個時隙內(nèi)接入，移動臺發(fā)送信號dk，n(s)，k＝1，…，K，n＝1，…，N(N是一個數(shù)據(jù)塊內(nèi)的符號數(shù))，帶有上標(·)(s)表示該元素屬于第s個數(shù)據(jù)塊。分別定義每個用戶在兩個QPSK符號數(shù)據(jù)塊中傳送的數(shù)據(jù)向量為，d‾k(1)=(d‾k,1(1),d‾k,2(1),···,d‾k,N(1))T,]]>(1)d‾k(2)=(d‾k,1(2),d‾k,2(2),···,d‾k,N(2))T]]>用戶k的擴頻碼(Q是擴頻因子)為，ck＝(ck,1，…，Ck，Q)T(2)K個用戶所經(jīng)歷的信道沖激響應向量(W是窗長)為，H‾=(h‾1T,h‾2T,···,h‾KT)T]]>＝(h1，1，…，h1，W；h2，1，…，h2，W；…；hK，1，…，hK，W)T(3)則用戶k的組合信道沖激響應為，bk＝hkck＝(bk，1，…，bk，Q+W-1)T(4)若將所有發(fā)送符號構成向量，D‾(1)=(D‾1(1)T,D‾2(1)T,···,D‾N(1)T)T,]]>(5)D‾(2)=(D‾1(2)T,D‾2(2)T,···,D‾N(2)T)T]]>其中，D‾n(1)=(d‾1,n(1),d‾2,n(1),···,d‾K,n(1))T]]>和D‾n(2)=(d‾1,n(2),d‾2,n(2),···,d‾K,n(2))T]]>是由在各個用戶發(fā)送的兩個數(shù)據(jù)塊中處于同一個位置的符號構成的向量。則聯(lián)合檢測系統(tǒng)矩陣的構成可以表示如下式， (6)因此，上行信號的傳輸過程可以表示如下，e(1)＝AD(1)+n(1)，(7)e(2)＝AD(2)+n(2)上述n(1)和n(2)為高斯白噪聲向量。若采用ZF-BLE算法進行聯(lián)合檢測，則檢測出的兩個數(shù)據(jù)塊的符號向量分別為，D‾^(1)=(A‾HA‾)-1A‾He‾(1),]]>D‾^(2)=(A‾HA‾)-1A‾He‾(2)]]>(8)另外，圖1中的自適應移動窗口解復用器和信道估計器將在后面詳細解釋說明。
參看圖2，進一步說明本發(fā)明中涉及到的TD-SCDMA系統(tǒng)上行鏈路各個用戶midamble的發(fā)送接收過程。一個長度P＝128的midamble基本碼序列，mbasic＝(m1，m2，…，mP)T(9)經(jīng)過循環(huán)移位和截取可以產(chǎn)生一系列待傳送的長度Lm＝144的midamble碼序列。同一小區(qū)內(nèi)不同用戶的接入要采用同一系列的midamble碼。由此可見，若某個時隙中有K個不同用戶同時接入，則它們所對應的K個待傳送的144位midamble碼是由同一個128位midamble基本碼經(jīng)過不同的循環(huán)移位產(chǎn)生的。
m‾k=(m‾k,1,m‾k,2,···,m‾k,Lm)T,k=1,2,···,K---(10)]]>每個用戶的midamble隨其數(shù)據(jù)部分一起發(fā)送，經(jīng)過無線信道后，要將未受到數(shù)據(jù)部分污染的P位midamble平均分給K個用戶進行信道估計，從而得到 并且需要滿足Lm≥P+Wmax-1。其中Wmax表示一個用戶的最大信道估計窗長，即以碼片為單位的最大可分辨多徑的數(shù)目。在本例中取K＝8，W＝Wmax＝16。Midamble的發(fā)送和接收過程可以用矩陣計算形式表示如下，Eh＝GH+n(m)(11)n(m)＝(n1，n2，…，nP)T(12)上述式中，Eh表示接收端midamble部分的序列，用于進行信道估計。根據(jù)上述例子里面闡述的情況K＝8，W＝16，即可以得到K個用戶的midamble碼的生成矩陣G＝(G1，G2，…，GK)G‾=m128m127...m113;...;m16m15...m1m1m128m114;m17m16m2.............;...........m127m126m112;m15m14m128]]>(13)在n(m)是高斯白噪聲的情況下，H的估計可以簡化如下H‾^=G‾-1Eh‾=G‾-1(G‾H‾+n‾(m))=H‾+G‾-1n‾(m)---(14)]]>參看圖3，進一步說明本發(fā)明中涉及到的TD-SCDMA系統(tǒng)上行失步情況下midamble和兩個數(shù)據(jù)塊截取窗口的移動情況，并且分析失步對信道估計和聯(lián)合檢測的影響。在同步情況下，不同用戶的信號同時到達基站，基站按照最初設立的同步點將midamble部分取出進行信道估計，將兩個數(shù)據(jù)塊取出進行聯(lián)合檢測。對于某個上行失步用戶，它的信號可能提前或者滯后到達。也就是說，它的實際用戶同步點相對于系統(tǒng)同步點有左移或者右移。因此，在某些用戶失步的情況下，如果基站仍然依照原來的同步點進行信道估計甚至聯(lián)合檢測，就會產(chǎn)生問題。對某個滯后到達的用戶信號而言，它的實際用戶同步點相對于系統(tǒng)同步點右移，128碼片的midamble窗可能取出一些第一個數(shù)據(jù)塊里面的數(shù)據(jù)；同理，對某個提前到達的用戶信號而言，它的實際用戶同步點左移，midamble窗可能會受到第二個數(shù)據(jù)塊里面數(shù)據(jù)的干擾。這種干擾的大小取決于移位的程度。下面，以單個用戶同步點右移一個碼片的情況為例，重點討論上行失步對midamble生成矩陣G和估計出的信道沖激響應的影響。
如果同步點右移一個碼片的是第K個用戶，則GK會有相應的變化，midamble生成矩陣轉(zhuǎn)化為Gright_1，G‾right_1=m128m127...m113;...;m15m14...datam1m128m114;m16m15m1.............;...........m127m126m112;m14m13m127]]>(15)基站端接收的midamble部分變?yōu)?，Eh‾right_1=G‾right_1H‾+n‾right_1(m)]]>(16)基站端沒有得知失步造成的這些變化，仍然按照原來的同步點進行信道估計，H‾^right_1=G‾-1Eh‾right_1=G‾-1(G‾right_1H‾+n‾right_1(m))]]>=G‾-1G‾right_1H‾+G‾-1n‾right_1(m)]]>=10...0;...;0...0a010;0...0β...............;............000;01β·H‾+G‾-1n‾right_1(m)]]>(17)Gright_1相對G的變化除了引入一位數(shù)據(jù)的干擾之外僅僅源于其中一個子矩陣GK中元素的循環(huán)移位，并且數(shù)據(jù)部分都是QPSK符號{±l，±j}。因此，G-1·Gright_1相對于單位陣(G-1·G＝I)只在第K個用戶的W列產(chǎn)生了變化，并且α處值近似等于整數(shù)1，而β處值的絕對值近似等于0。我們可以將 近似表達為，
H‾^right_1≈10...0;...;0...01010;0...00β...............;............000;010·H‾+G‾-1n‾right_1(m)]]>(18)通過推導我們得到，如果忽略背景噪聲，第K個用戶信道沖激響應進行了一個碼片的循環(huán)右移，H‾^right_1=[h‾^right_1,1T,h‾^right_1,2T,···,h‾^right_1,KT]T]]>≈[h1，1+hK，W，h1，2，…，h1，W；h2，1，h2，2，…，h2，W；(19)…；0，hK，1，…，hK，W-1]T同理，在第K個用戶同步點左移一個碼片的情況下，我們可以得到這樣的信道沖激響應，H‾^left_1=[h‾^left_1,1T,···,h‾^left_1,K-1T,h‾^left_1,KT]T]]>≈[h1，1，h1，2，…，h1，W；…； (20)hK-1，1，hK-1，2，…，hK-1，W+hK，1；hK，2，hK，3，…，hK，W，0]T從這里我們可以發(fā)現(xiàn)實際用戶同步點左移和右移的差別。依據(jù)3GPP推薦的信道模型，信道沖激響應的主要徑的相對時延都集中在前四個碼片。因此式(19)中的hK，W＝0，即變化只限于 中元素的右移，而沒有產(chǎn)生其它影響。反之，在式(20)中， 不但失去自己的主徑，而且將其強加在 上面。
上行失步對聯(lián)合檢測的影響跟信道估計的變化是緊密相關的?；谏鲜鰧π诺拦烙嬜兓姆治?，我們進而分析上行失步對聯(lián)合檢測的影響。當?shù)贙個用戶同步點右移i位時，它的估計信道沖激響應為， (21)系統(tǒng)矩陣中相應的部分也發(fā)生變化，實際上，僅僅需要在bK的頭部分加i個0。
(22)而在基站端實際接收的用戶同步點右移的數(shù)據(jù)塊中，待檢測的第一個數(shù)據(jù)塊會包含一些上一時隙中保護時段的全0碼片，而第二個數(shù)據(jù)塊會包含一些本時隙的midamble部分的碼片。根據(jù)Juntti M J等人在IEEE Trans.Commun.(vol.45，pp611-622)上發(fā)表的文章“Finite memory-length linear multiuser detection forasynchronous CDMA communications”，當迫零檢測器一次處理的符號數(shù)大于8個的情況下，可以忽略一些邊界效應。因此在右移的情況下，基站接收的兩個數(shù)據(jù)塊均可以表達如下式，eright_i＝Aright_i·D+nright_i(23)進行基于ZF-BLE算法的聯(lián)合檢測，D‾^right_i=(A‾right_iHA‾right_i)-1A‾right_iHe‾right_i]]>(24)經(jīng)過上述一系列推導，我們發(fā)現(xiàn)在特定的信道條件下，TD-SCDMA系統(tǒng)的突發(fā)結(jié)構、信道估計和聯(lián)合檢測能利用其固有的特性解決某些用戶同步點右移的問題。然而，在實際用戶同步點左移的情況下，由于失步的用戶不但失去自己的主徑而且將其強加于其它用戶的信道沖激響應之上，導致系統(tǒng)矩陣A結(jié)構的錯誤構成。因此，在這種情況下得到的聯(lián)合檢測性能很差。
參看圖4，圖中示出本發(fā)明提出的自適應移動窗口解復用器的內(nèi)部結(jié)構。兩個主要部件分別是移動窗口控制單元和解復用器，另外還有兩個輸入端口和三個輸出端口。下面說明該部件的工作過程首先，接收到的混合信號通過輸入端口1進入解復用器，解復用器在移動窗口控制單元的控制下操縱截取midamble和兩個數(shù)據(jù)塊的窗口進行合理的移動，從而將接收到的信號解復用為第一個數(shù)據(jù)塊，第二個數(shù)據(jù)塊和midamble部分，分別通過輸出端口1、2和3輸出。其中移動窗口控制單元是本發(fā)明的核心部件，它根據(jù)第一次信道估計的結(jié)果(從輸入端口2得到)判斷截取窗口需要移位的方向和幅度。由于在上行同步技術的控制下，一般情況下，用戶的失步是指在一定范圍之內(nèi)的失步，如用戶的實際同步點在4個碼片的持續(xù)時間之內(nèi)左移或者右移。因此設定自適應移動窗口解復用器的運算過程如下假設h‾^k,max=h‾^k,wk]]>是第k個用戶第一次信道估計沖激響應結(jié)果的元素h‾^k-1,W-3,···,h‾^k-1,W,h‾^k,1,h‾^k,2···,h‾^k,W-4]]>中模值最大的元素。若該用戶同步，則有wk＝1；若該用戶實際同步點左移，則有wk∈{W-3，W-2，W-1，W}；若該用戶實際同步點右移，則有wk∈{2，3，4，5}。原則是合理向左移動系統(tǒng)同步點(即midamble和兩個數(shù)據(jù)塊的截取窗口)，使用戶的實際同步點發(fā)生相對運動而向右偏。若判斷結(jié)果wk中有任何一個滿足wk∈{W-3，W-2，W-1，W}(k＝1，…，K)，返回值shift＝-(W-min(wk)+1)(其中的wk滿足wk∈{W-3，W-2，W-1，W})，則移動窗口控制單元控制midamble和兩個數(shù)據(jù)塊的截取窗口左移-shift個碼片單位；若判斷結(jié)果wk中沒有一個滿足wk∈{W-3，W-2，W-1，W}(k＝1，…，K)，且有wk滿足wk∈{1，2，3，4，5}(k＝1，…，K)，shift＝min(wk)-1(wk∈{1，2，3，4，5})，則移動窗口控制單元控制midamble和兩個數(shù)據(jù)塊的截取窗口右移shift個碼片單位(在這里進一步說明，完全同步的情況下，判斷結(jié)果為wk＝1(k＝1，…，K)，返回值shift＝0，此時無需修改移動窗口控制單元)。
參看圖5，圖中示出在特定的信道條件下，單個用戶在不同的失步情況下進行聯(lián)合檢測所得到的未編碼誤碼率(Raw BER)的曲線。仿真條件進行如下設定載波頻率2GHz；每個數(shù)據(jù)塊里包含N＝22個QPSK符號；采用擴頻因子Q＝16的OVSF碼；信息傳輸速率為12.2kbps的情況下，由于滿配置用戶數(shù)為K＝8，我們選擇信道估計窗長W＝16。采用多徑信道Clark模型。瑞利信道的參數(shù)根據(jù)3GPP規(guī)范選定，選擇了車載環(huán)境(運動速率120km/h)，如下表所示。假設其它小區(qū)的干擾和本小區(qū)的噪聲為加性高斯白噪聲n，其均值為0，協(xié)方差矩陣為Rn＝σ2I，單邊功率譜密度為N0?；静捎萌蛱炀€接收。需要說明的是，本發(fā)明對失步的分析方法以及處理方法同樣適用于陣列天線接收的情況。
表1信道模型多徑分布參數(shù)表
圖5為本發(fā)明的理論分析提供了充分的仿真實驗證明。實際用戶同步點右移1個碼片到4個碼片的曲線與同步情況下得到的曲線重合在一起，這說明右移一定的范圍只會使信道沖激響應向量產(chǎn)生右移，但是絲毫不會影響聯(lián)合檢測的結(jié)果。然而，實際用戶同步點左移1個碼片卻會使性能嚴重下降?；径嗽谌〕龃龣z測的數(shù)據(jù)時，假設本專利的移動窗口控制單元控制解復用器將midamble和兩個數(shù)據(jù)塊的截取窗口左移兩個碼片。這樣對于原來左移2個碼片的用戶，其實際同步點剛好與移位后的系統(tǒng)同步點一致；對于原來的同步用戶，其實際同步點相對移位后的系統(tǒng)同步點變?yōu)橛乙?個碼片；對于原來右移2個碼片的用戶，其實際同步點相對移位后的系統(tǒng)同步點變?yōu)橛乙?個碼片，依此類推。此方法的目的是將實際用戶同步點相對系統(tǒng)同步點盡量向同一個方向偏，即向右偏，以求在一定的失步范圍利用左移和右移的差別，從而獲得較好的系統(tǒng)性能。
參看圖6，圖中示出在特定的信道條件下，單個用戶在不同的失步情況下采用移動窗口技術和未采用移動窗口技術而得到的不同的Raw BER曲線。根據(jù)一系列理論分析和仿真結(jié)果，我們已經(jīng)充分證明了，由于TD-SCDMA的突發(fā)結(jié)構、信道估計和聯(lián)合檢測的特性，系統(tǒng)對于同步點的右移一定范圍具有天然的處理能力。因此，為了更清楚地說明問題，我們在本圖中只比較了采用移動窗口技術和未采用移動窗口技術時同步點左移1至4個碼片的情況。此外，圖中還包括同步情況下的Raw BER曲線，作為參考。該圖充分體現(xiàn)了本發(fā)明采用自適應移動窗口后對聯(lián)合檢測性能的改善情況。可見，未采用本發(fā)明時，實際用戶同步點左移1個碼片都會使性能嚴重下降，達到系統(tǒng)無法容忍的程度；而采用本發(fā)明的自適應移動窗口控制方案后，實際用戶同步點左移1至4個碼片的性能都得到極大的改善，與系統(tǒng)同步狀態(tài)下得到的性能曲線十分接近。
綜上所述，本發(fā)明針對TD-SCDMA系統(tǒng)上行失步問題的解決方案具有以下優(yōu)點1.利用TD-SCDMA系統(tǒng)突發(fā)結(jié)構、信道估計和聯(lián)合檢測固有的特性，從本質(zhì)上克服上行同步點移位的問題。提升系統(tǒng)的抗干擾性能，從而提高整個系統(tǒng)的業(yè)務容量。
2.為上行同步技術提供有效的后備支持，使通信系統(tǒng)向更完整、更完善的方向發(fā)展。
3.采用自適應移動窗口解復用器，僅僅多進行一次信道估計結(jié)果的反饋，復雜度低。
4.可控開關的設計為本發(fā)明增強了靈活性，若系統(tǒng)的同步狀態(tài)很好，可以將開關N5斷開，N1、N2、N3、N4閉合，保持最低的處理復雜度，不會增加系統(tǒng)負擔。
總之，本發(fā)明以簡單的結(jié)構和易實現(xiàn)的方法解決了TD-SCDMA系統(tǒng)的上行失步問題，它是一種高效、靈活且實用的解決方案。
權利要求
1.一種TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)中上行失步問題的解決方案，它利用TD-SCDMA系統(tǒng)的中間訓練序列(midamble)、信道估計方法和聯(lián)合檢測算法的固有屬性，在基站端實時判定各個移動臺信號到達情況的方法，和靈活地移動截取信號的窗口的方法。從而最大限度地減小上行失步對接收端信道沖激響應向量和聯(lián)合檢測系統(tǒng)矩陣的影響，在鏈路級解決了因移動臺的上行信號不能同時到達基站而帶來嚴重干擾的問題。
2.如權利要求1中所述的TD-SCDMA系統(tǒng)的中間訓練序列、信道估計方法和聯(lián)合檢測算法的固有屬性，其特征在于在特定的信道條件下，TD-SCDMA系統(tǒng)能夠利用其上述的固有的屬性解決某些用戶同步點在一定范圍內(nèi)右移的問題；然而，在實際用戶同步點左移的情況下，由于失步的用戶不但失去自己的主徑而且將其強加于其他用戶的信道沖激響應之上，導致聯(lián)合檢測系統(tǒng)矩陣A結(jié)構的錯誤構成，因此對于任何碼片級的用戶同步點左移，系統(tǒng)都無法忍受。
3.如權利要求1中所述的在基站端實時判定各個移動臺信號的到達情況的方法，其特征在于在接收端進行兩次信道估計，其中第一次信道估計器的輸入為尚未移位的midamble窗口截取出來的接收midamble部分，然后信道估計器對此進行信道估計，輸出的估計信道沖激響應反饋回自適應移動窗口解復用器，從而完成對各個移動臺信號到達情況的判斷。
4.如權利要求1中所述的靈活地移動截取信號的窗口的方法，其特征在于第一次信道估計所得到的信道沖激響應反饋回自適應移動窗口解復用器，傳送給移動窗口控制單元來判斷窗口移位的方向和幅度。在移動窗口控制單元的控制下，midamble和兩個數(shù)據(jù)塊的截取窗口進行合理的移位。解復用器按照移位后的窗口進行截取，分別從輸出端口1、2和3輸出兩個數(shù)據(jù)塊和移位后的midamble部分。Midamble部分傳送到信道估計器進行第二次信道估計，其結(jié)果與兩個數(shù)據(jù)塊一起分別送到兩個聯(lián)合檢測單元進行數(shù)據(jù)檢測。
5.如權利要求3中所述的自適應移動窗口解復用器，在結(jié)構上包括一個移動窗口控制單元和在其控制下的解復用器。其中移動窗口控制單元的作用為利用第一次信道估計所得到的信道沖激響應的結(jié)果判斷窗口移位的方向和幅度。其工作方式如下假設h‾^k,max=h‾^k,wk]]>是第k個用戶第一次信道估計沖激響應結(jié)果的元素h‾^k-1,W-3,···,h‾^k-1,W,h‾^k,1,h‾^k,2,···,h‾^k,W-4]]>中模值最大的元素。若該用戶同步，則有wk＝1；若該用戶實際同步點左移，則有wk∈{W-3，W-2，W-1，W}；若該用戶實際同步點右移，則有wk∈{2，3，4，5}。原則是合理向左移動系統(tǒng)同步點(即midamble和兩個數(shù)據(jù)塊的截取窗口)，使用戶的實際同步點發(fā)生相對運動而向右偏。若判斷結(jié)果wk中有任何一個滿足wk∈{W-3，W-2，W-1，W}(k＝1，…，K)，返回值shift＝-(W-min(wk)+1)(其中的wk滿足wk∈{W-3，W-2，W-1，W})，則移動窗口控制單元控制midamble和兩個數(shù)據(jù)塊的截取窗口左移-shift個碼片單位；若判斷結(jié)果wk中沒有一個滿足wk∈{W-3，W-2，W-1，W}(k＝1，…，K)，且有wk滿足wk∈{1，2，3，4，5}(k＝1，…，K)，shift＝min(wk)-1(wk∈{1，2，3，4，5})，則移動窗口控制單元控制midamble和兩個數(shù)據(jù)塊的截取窗口右移shift個碼片單位(在這里進一步說明，完全同步的情況下，判斷結(jié)果為wk＝1(k＝1，…，K)，返回值shift＝0，此時無需修改移動窗口控制單元)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應用于TD－SCDMA系統(tǒng)上行失步情況下的解決方案。該方案充分利用TD－SCDMA系統(tǒng)特有的中間訓練序列、信道估計方法和聯(lián)合檢測算法的特性，在基站端實時判定各個移動臺信號的到達情況，靈活地移動截取信號的窗口，最大限度地減小上行失步對接收端信道沖激響應向量和聯(lián)合檢測系統(tǒng)矩陣的影響，從而解決了因移動臺的上行信號不能同時到達基站而帶來嚴重干擾的問題。本發(fā)明可以合理擴大業(yè)務容量，并且具有易于實現(xiàn)，應用方式靈活等優(yōu)點。
文檔編號H04B7/26GK1700618SQ20051008278
公開日2005年11月23日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權日2005年7月12日
發(fā)明者郭婧, 王亞峰, 楊大成 申請人:北京郵電大學