專利名稱：基于td-scdma接收機的預縮放方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code DivisionMultiple Access,即時分同步碼分多址)移動通信技術，具體涉及一種基于TD-SCDMA接收機的預縮 放方法和裝置。
背景技術：
TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)是第三代移動通信系統(tǒng)中三大國際標準之一。由于 TD-SCDMA使用較短的擴頻碼進行擴譜，所以碼間串擾與多址干擾成為TD-SCDMA通信系統(tǒng) 天然的缺點。當前的TD-SCDMA通信系統(tǒng)通常采用聯(lián)合檢測技術或者干擾抵消技術來減少 碼間串擾和多址干擾對通信鏈路的影響。通常TD-SCDMA接收機中，為減少檢測算法的復雜度，系統(tǒng)實現(xiàn)時會對此進行定 點化處理。另一方面，無線通信系統(tǒng)由于信道衰落的影響，輸入信號幅度的變化會非常 大。信號幅度的變化極易造成定點化處理的溢出，從而導致無線鏈路通信失敗。為保證 良好的通信鏈路質量，在TD-SCDMA接收機中必須進行自適應預縮放控制。專利申請?zhí)枮?CN200780036561. 5的文件中，公開了一種TD-SCDMA接收機預縮放方案，該方案采用初始信 道估計功率值來作為預縮放控制的參考量。但是，這樣需要進行復雜的信道估計，信道估計 中需要進行復雜的匹配運算或者頻域處理，運算的復雜度較高，不利于硬件實現(xiàn)，并且所花 費的成本代價較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種基于TD-SCDMA接收機的預縮放方法和裝置，不需要 進行復雜信道估計，即可實現(xiàn)預縮放控制。本發(fā)明提出基于TD-SCDMA接收機的預縮放方法，包括步驟Si，根據(jù)基帶信號進行功率估計，計算獲得中導碼信號功率；步驟S2，對所述中導碼信號功率進行平滑處理，計算獲得中導碼信號平均功率P;步驟S3，預先設置門限功率Pt以及初始值為零的移位數(shù)shift，比較P與Pt的大 小并根據(jù)比較結果確定預縮放系數(shù)；其中，根據(jù)比較結果確定預縮放系數(shù)的過程包括若P > Pt，則將shift減一，將P右移一個比特，并繼續(xù)比較P和Pt的大小，直至P < Pt時確定 預縮放系數(shù)為Shift最終值；若P < Pt，則將shift加一，將P左移一個比特，并繼續(xù)比較P 和Pt的大小，直至P > Pt時確定預縮放系數(shù)為shift最終值；步驟S4，根據(jù)所述預縮放系數(shù)對所述基帶信號進行左移或右移，獲得預縮放后的 基帶信號；步驟S5，對預縮放后的基帶信號進行信道估計與檢測處理，恢復出原始信息。本發(fā)明還同時提出一種基于TD-SCDMA接收機的預縮放裝置，包括用于對信號進 行功率估計的功率估計模塊、用于對功率進行平滑處理的平滑模塊、用于進行功率的比較 的比較模塊、用于對基帶信號進行移位整形的移位整形模塊、以及用于對信號進行信道估計與檢測處理的信道估計與檢測模塊；其中，所述比較模塊包含預先設置的門限功率Pt以 及初始值為零的移位數(shù)shift ；所述功率估計模塊對基帶信號的中導碼域進行功率估計，計算獲得中導碼信號功 率，并將計算結果輸出至所述平滑模塊；所述平滑模塊對所述中導碼信號功率進行平滑處 理，計算獲得中導碼信號平均功率P，并將計算結果輸出至所述比較模塊；所述比較模塊比較P與Pt的大小并根據(jù)比較結果確定預縮放系數(shù)；若P > Pt，則 比較模塊將Shift減一，將P右移一個比特，并繼續(xù)比較P和Pt的大小，直至P < Pt時比 較模塊確定預縮放系數(shù)為Shift最終值；若P < Pt， 則將shift加一，將P左移一個比特， 并繼續(xù)比較P和Pt的大小，直至P > Pt時比較模塊確定預縮放系數(shù)為shift最終值；所述比較模塊將確定的預縮放系數(shù)輸出至所述移位整形模塊，所述移位整形模塊 根據(jù)所述預縮放系數(shù)對所述基帶信號進行左移或右移，獲得預縮放后的基帶信號并將其輸 出至所述信道估計與檢測模塊；所述信道估計與檢測模塊對預縮放后的基帶信號進行信道 估計與檢測處理，恢復出原始信息。本發(fā)明的技術方案，先在TD-SCDMA通信系統(tǒng)中通過功率估計獲得中導碼的功率， 再對其進行平滑處理獲得中導碼平均功率，然后比較該中導碼平均功率和門限功率，根據(jù) 比較結果進行簡單的累加或遞減確定預縮放系數(shù)，不需要進行復雜的信道估計過程，運算 量極小。
圖1為TD-SCDMA子幀結構示意圖；圖2是TD-SCDMA時隙結構示意圖；圖3為基于TD-SCDMA接收機的預縮放方法流程圖；圖4為基于TD-SCDMA接收機的預縮放裝置示意圖。
具體實施例方式本說明書中，TD-SCDMA子幀結構如圖1所示，包括時隙0_時隙6、保護間隔時隙 以及上行導頻時隙。TD-SCDMA通信系統(tǒng)使用的子幀結構長度為Lsub = 6400。本說明書中， TD-SCDMA時隙結構如圖2所示，包括數(shù)字符號域和中導碼，位于每個時隙中部的中導碼長 度為Lmid = 144，數(shù)據(jù)符號域長度為Ldata = 352。實施例1 本實施例描述一種基于TD-SCDMA接收機的預縮放方法，如圖3所示，包括步驟Si，對基帶信號r(i)進行功率估計，計算獲得中導碼信號功率。在進行功率 估計時，既可以采用算術平方和平均的方法進行功率估計，也可以采用絕對值平方和平均 的方法進行功率估計。算術平方和平均的方法比絕對值平方和平均的方法精度更高，但由 于需要進行乘法運算，復雜度較高。本實施例以算術平方和的方法來進行說明。其中，η表 示功率估計的次數(shù)，η的取值為η = 1，2，. . .，N。算術平方和具體的計算過程為<formula>formula see original document page 5</formula>若是本步驟采用絕對值平方和平均的方法進行功率估計，則相應的絕對值平均的 計算過程參考以下過程執(zhí)行
<formula>formula see original document page 5</formula>步驟S2，獲得中導碼功率Ps (η)后，再對它進行平滑處理，計算獲得中導碼信號平 均功率P。對中導碼功率進行平滑處理時，既可以采用單次平均的方法，也可以是多次算術 平均、能量加權平均或者遺忘因子平均的方法中任意一種。單次平均的平滑處理方法運算 簡單；多次算術平均的平滑處理方法精度較好；能量加權平均的平滑處理方法可以根據(jù)不 同信噪比來對單次結果進行平均；遺忘因子平均的平滑處理方法可以帶預測功能，在進行 平滑處理時，可以根據(jù)不同需要選擇平滑處理的方法。本實施例采用多次算術平均的平滑 處理方法來對獲得的中導碼功率進行平滑處理。其中，N表示平滑長度，此處取N = 2。多次算術平均具體的計算過程為
<formula>formula see original document page 5</formula>單次平均的具體計算過程為P = Ps (η)若是采用能量加權平均的平滑處理方法，相應的計算過程如下<formula>formula see original document page 5</formula>若是采用遺忘因子平均的平滑處理方法，相應的計算過程如下P [η] = αΡ[η-1] + βΡ3 (η)Ρ
= Ps (η)式中遺忘因子α，β需要根據(jù)遺忘速度來確定。本實施例中均取值為1/2。步驟S3，預先設置門限功率Pt以及初始值為零的移位數(shù)shift，比較P與Pt的大 小并根據(jù)比較結果確定預縮放系數(shù)。其中，根據(jù)比較結果確定預縮放系數(shù)的過程包括若P > Pt，則將shift減一，將P右移一個比特，并繼續(xù)比較P和Pt的大小，若對P右移一個比 特后P和Pt之間的關系仍然為P > Pt，則類似地對shift遞減并將P繼續(xù)右移，即shift 將繼續(xù)減一并且P將繼續(xù)被右移一個比特，比較的過程一直持續(xù)到PS Pt時，在PS Pt時 確定預縮放系數(shù)為Shift最終值。若P < Pt，則將shift加一，將P左移一個比特，并繼續(xù) 比較P和Pt的大小，若對P左移一個比特后P和Pt之間的關系仍然為P < Pt，則類似地對shift累加并將P繼續(xù)左移，即shift將繼續(xù)加一并且P將繼續(xù)被左移一個比特，比較的過 程一直持續(xù)到P > Pt時，在P > Pt時確定預縮放系數(shù)為shift最終值。步驟S4，根據(jù)預縮放系數(shù)對基帶信號進行左移或右移，獲得預縮放后的信號。在獲 得預縮放系數(shù)后，若預縮放系數(shù)為正，則將基帶信號左移若干比特，左移的比特數(shù)值與預縮 放系數(shù)的數(shù)值相同，例如預縮放系數(shù)為+5時，則將基帶信號左移5個比特。若預縮放系數(shù) 為負，則將基帶信號右移若干比特，右移的比特數(shù)值與預縮放系數(shù)的數(shù)值相同，例如預縮放 系數(shù)為_4時，則將基帶信號右移4個比特。步驟S5，在信號經(jīng)過預縮放后，對預縮放后的信號進行信道估計與檢測處理，恢復 出原始信息。信道估計過程是利用時隙的中導碼部分估計出無線信道沖激響應。然后可以 把無線信道沖激響應對基帶信號的影響進行矯正。檢測的過程是對均衡后的基帶信號進行 解星座圖映射以及解碼等過程，最終恢復出原始信息。在本步驟中，可以采用聯(lián)合檢測算 法、干擾抵消算法或多徑合并接收算法，對預縮放后的信號進行信道估計與檢測處理。聯(lián)合 檢測算法可以較好地消除多用戶和多徑對基帶信號的影響，但復雜度最高；干擾抵消算法 復雜度較低，但性能比聯(lián)合檢測算法低；多徑合并接收算法簡單易行，但受多徑影響較大， 性能最差?？梢愿鶕?jù)需要選擇不同的算法來進行信道估計與檢測處理。聯(lián)合檢測算法過程首先根據(jù)中導碼對各個物理碼道進行信道估計，構建信道估 計矩陣，對基帶信號進行匹配濾波，求解信道估計逆矩陣，最后進行矩陣均衡和解映射恢復 出原始信息。干擾抵消算法過程首先對碼道功率進行功率排序，從最高功率碼道開始，先進行 匹配和解映射，再從基帶信號中抵消，最終恢復出所有碼道的原始信息。多徑合并算法過程首先估計出各個碼道的信道沖激響應，對各個碼道進行逐徑 均衡合并和解映射，恢復出各個碼道的原始信息。本發(fā)明的技術方案，先在TD-SCDMA通信系統(tǒng)中通過功率估計獲得中導碼的功率， 再對其進行平滑處理獲得中導碼平均功率，然后比較該中導碼平均功率和門限功率，根據(jù) 比較結果進行簡單的累加或遞減運算確定預縮放系數(shù)。從而大大降低了運算復雜度，有利 于硬件實現(xiàn)，并且成本可以相應降低。作為對實施例1的進一步改進，步驟S2對中導碼信號功率進行平滑處理的過程 中，平滑的長度可以為2的整數(shù)次冪。取2的整數(shù)次冪作為平滑長度，這樣可以利用移位操 作完成除法運算，減少實現(xiàn)的復雜度。經(jīng)常采用2、4、8、16、32、64這些值作為平滑長度值。實施例2 本實施例描述一種基于TD-SCDMA接收機的預縮放裝置，如圖4所示，包括用于對 信號進行功率估計的功率估計模塊、用于對功率進行平滑處理的平滑模塊、用于進行功率 的比較的比較模塊、用于對基帶信號進行移位整形的移位整形模塊、以及用于對信號進行 信道估計與檢測處理的信道估計與檢測模塊。下面描述該裝置的工作過程功率估計模塊對基帶信號的中導碼域進行功率估計，計算獲得中導碼信號功率。 計算的過程具體為<formula>formula see original document page 7</formula>其中，η表示功率估計的次數(shù)，η的取值為η = 1，2，. . .，N。功率估計模塊在進行功率估計時，既可以采用算術平方和平均的方法進行功率估 計，也可以采用絕對值平方和平均的方法進行功率估計。功率估計模塊將計算結果輸出至 平滑模塊。平滑模塊對中導碼信號功率進行平滑處理，計算獲得中導碼信號平均功率P，計算 的過程為
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，N表示平滑長度，此處取N = 2。平滑模塊對中導碼信號功率進行平滑處理時，既可以采用單次平均的方法，也可 以采用多次算術平均、能量加權平均或者遺忘因子平均的方法中任意一種來進行平滑處 理。本實施例采用單次平均的方法，平滑模塊在計算完之后，將計算結果輸出至比較模塊。比較模塊中已經(jīng)包含預先設置的門限功率Pt以及初始值為零的移位數(shù)shift。比 較模塊比較P與Pt的大小并根據(jù)比較結果確定預縮放系數(shù)。若P > Pt，則比較模塊將shift減一，將P右移一個比特，并繼續(xù)比較P和Pt的大 小。若對P右移一個比特后，比較模塊繼續(xù)進行比較，P和Pt之間的關系仍然為P > Pt，則 比較模塊繼續(xù)對Shift遞減并將P繼續(xù)右移，即shift將繼續(xù)減一并且P將繼續(xù)被右移一 個比特。比較的過程一直持續(xù)到P < Pt時，在P < Pt時比較模塊確定預縮放系數(shù)為shift
最終值。若P < Pt，則比較模塊將shift加一，將P左移一個比特，并繼續(xù)比較P和Pt的大 小。若對P左移一個比特后，比較模塊繼續(xù)進行比較，P和Pt之間的關系仍然為P < Pt，則 比較模塊繼續(xù)對Shift累加并將P繼續(xù)左移，即shift將繼續(xù)加一并且P將繼續(xù)被左移一 個比特。比較的過程一直持續(xù)到P > Pt時，在P > Pt時比較模塊確定預縮放系數(shù)為shift
最終值。比較模塊將確定的預縮放系數(shù)輸出至移位整形模塊。移位整形模塊根據(jù)預縮放系 數(shù)對基帶信號進行左移或右移，左移或右移的過程具體為若預縮放系數(shù)為正，則移位整形 模塊將基帶信號左移若干比特，左移的比特數(shù)值與預縮放系數(shù)的數(shù)值相同，例如預縮放系 數(shù)為+3時，則移位整形模塊將基帶信號左移3個比特。若預縮放系數(shù)為負，則移位整形模 塊將基帶信號右移若干比特，右移的比特數(shù)值與預縮放系數(shù)的數(shù)值相同，例如預縮放系數(shù) 為-6時，則將基帶信號右移6個比特。移位整形模塊將預縮放后的基帶信號輸出至信道估 計與檢測模塊。信道估計與檢測模塊對預縮放后的基帶信號進行信道估計與檢測處理，恢復出原 始信息。信道估計與檢測處理的過程如實施例1中對應部分描述。信道估計與檢測模塊既 可以采用聯(lián)合檢測算法，也可以采用干擾抵消算法或多徑合并接收算法來進行信道估計與檢測處理，具體算法的選擇按照不同需要來選擇。 以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求保護范 圍之內(nèi)。
權利要求
一種基于TD-SCDMA接收機的預縮放方法，包括步驟S1，根據(jù)基帶信號進行功率估計，計算獲得中導碼信號功率；步驟S2，對所述中導碼信號功率進行平滑處理，計算獲得中導碼信號平均功率P；步驟S3，預先設置門限功率Pt以及初始值為零的移位數(shù)shift，比較P與Pt的大小并根據(jù)比較結果確定預縮放系數(shù)；其中，根據(jù)比較結果確定預縮放系數(shù)的過程包括若P＞Pt，則將shift減一，將P右移一個比特，并繼續(xù)比較P和Pt的大小，直至P≤Pt時確定預縮放系數(shù)為shift最終值；若P＜Pt，則將shift加一，將P左移一個比特，并繼續(xù)比較P和Pt的大小，直至P≥Pt時確定預縮放系數(shù)為shift最終值；步驟S4，根據(jù)所述預縮放系數(shù)對所述基帶信號進行左移或右移，獲得預縮放后的基帶信號；步驟S5，對預縮放后的基帶信號進行信道估計與檢測處理，恢復出原始信息。
2.根據(jù)權利要求1所述基于TD-SCDMA接收機的預縮放方法，其特征在于，步驟Sl中， 采用算術平方和平均或絕對值平方和平均的方法對基帶信號的中導碼域進行功率估計。
3.根據(jù)權利要求2所述基于TD-SCDMA接收機的預縮放方法，其特征在于，步驟S2中， 采用單次平均、多次算術平均、能量加權平均或遺忘因子平均的平滑方法，對所述中導碼信 號功率進行平滑處理。
4.根據(jù)權利要求3所述基于TD-SCDMA接收機的預縮放方法，其特征在于，步驟S2對所 述中導碼信號功率進行平滑處理的過程中，平滑的長度為2的整數(shù)次冪。
5.根據(jù)權利要求1或4所述基于TD-SCDMA接收機的預縮放方法，其特征在于，步驟S5 中，采用聯(lián)合檢測算法、干擾抵消算法或多徑合并接收算法，對預縮放后的信號進行信道估 計與檢測處理。
6.一種基于TD-SCDMA接收機的預縮放裝置，其特征在于，包括用于對信號進行功率 估計的功率估計模塊、用于對功率進行平滑處理的平滑模塊、用于進行功率的比較的比較 模塊、用于對基帶信號進行移位整形的移位整形模塊、以及用于對信號進行信道估計與檢 測處理的信道估計與檢測模塊；其中，所述比較模塊包含預先設置的門限功率Pt以及初始 值為零的移位數(shù)shift ；所述功率估計模塊對基帶信號的中導碼域進行功率估計，計算獲得中導碼信號功率， 并將計算結果輸出至所述平滑模塊；所述平滑模塊對所述中導碼信號功率進行平滑處理， 計算獲得中導碼信號平均功率P，并將計算結果輸出至所述比較模塊；所述比較模塊比較P與Pt的大小并根據(jù)比較結果確定預縮放系數(shù)；若P > Pt，則比較 模塊將Shift減一，將P右移一個比特，并繼續(xù)比較P和Pt的大小，直至P < Pt時比較模 塊確定預縮放系數(shù)為Shift最終值；若P < Pt，則將shift加一，將P左移一個比特，并繼 續(xù)比較P和Pt的大小，直至P > Pt時比較模塊確定預縮放系數(shù)為shift最終值；所述比較模塊將確定的預縮放系數(shù)輸出至所述移位整形模塊，所述移位整形模塊根據(jù) 所述預縮放系數(shù)對所述基帶信號進行左移或右移，獲得預縮放后的基帶信號并將其輸出至 所述信道估計與檢測模塊；所述信道估計與檢測模塊對預縮放后的基帶信號進行信道估計 與檢測處理，恢復出原始信息。
全文摘要
本發(fā)明基于TD-SCDMA接收機的預縮放方法，包括根據(jù)基帶信號進行功率估計，獲得中導碼信號功率；對中導碼信號功率進行平滑處理，獲得中導碼信號平均功率P；預先設置門限功率Pt以及初始值為零的移位數(shù)shift，比較P與Pt的大小并根據(jù)比較結果確定預縮放系數(shù)；根據(jù)預縮放系數(shù)對基帶信號進行左移或右移，獲得預縮放后的基帶信號；對預縮放后的基帶信號進行信道估計與檢測處理，恢復出原始信息。同時還提出基于TD-SCDMA接收機的預縮放裝置，包括功率估計模塊、平滑模塊、比較模塊、移位整形模塊、以及信道估計與檢測模塊。本發(fā)明通過簡單累加或遞減運算確定預縮放系數(shù)，大大降低運算復雜度，有利于硬件實現(xiàn)并且降低成本。
文檔編號H04L25/02GK101814933SQ20101013486
公開日2010年8月25日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權日2010年3月25日
發(fā)明者成家雄, 鄧世群, 鄧單 申請人:京信通信系統(tǒng)(中國)有限公司